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主管单位: 中华人民共和国教育部

主办单位: 重庆大学

编辑出版: 《土木与环境工程学报(中英文)》编辑部

主       编: 刘汉龙

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    2020年第42卷第6期
      土木工程
    • 周航,刘汉龙,丁选明,王继忠

      2020,42(6):1-10, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.136

      载体桩是近年来出现的一种新桩型,其主要利用柱锤对深层土体进行填料夯实,形成桩端扩大载体,从而大大提高桩体竖向承载力。虽然载体桩在实际工程中广泛应用,但目前仍缺乏较为严格的理论分析,特别在关于评价载体的加固范围和载体对土体的挤密效应方面,仍然研究较少,这大大制约了载体桩的推广和发展。针对该问题,将柱锤对填料夯实的过程简化为球孔扩张力学模型,软黏土采用修正剑桥模型的本构关系来模拟,建立球孔扩张偏微分控制方程组,通过相似变换的求解技术将偏微分方程转化为常微分方程组,利用微分方程数值求解技术获得常微分方程组的数值解。开展参数分析,探讨球孔扩张过程中孔周土体强度和刚度的变化、孔周土体挤密区的范围等,从理论角度揭示载体桩载体成形过程中的加固机理,为建立考虑桩端挤密效应的载体桩竖向承载力计算方法提供理论基础。

    • 黄俊,赵江,段祥睿,张洁

      2020,42(6):11-18, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.062

      抗滑桩是一种常用的边坡加固方法。由于天然土体存在不确定性,导致抗滑桩加固边坡的稳定性也存在不确定性,采用可靠度方法可定量考虑上述不确定性。为更加真实地反映不同抗滑桩加固位置下边坡的滑动面,采用强度折减法来计算边坡的安全系数。基于可靠度理论提出一种抗滑桩加固边坡的稳定性评价方法,采用一阶可靠度与响应面法相结合的方法计算边坡的失效概率。为方便应用,开发了基于FLAC3D的抗滑桩加固边坡可靠度分析程序。采用钢管混凝土桩加固边坡的算例计算结果表明,抗滑桩的加固位置和桩间距对加固边坡的可靠度有重要影响,在相同的桩间距条件下,边坡可能存在一个最优抗滑桩加固位置。

    • 张常光,单冶鹏,高本贤,吴凯

      2020,42(6):19-30, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.066

      在研究土压力与挡墙位移关系时,可采用数学拟合方法表征土压力随挡墙位移的变化规律。数学拟合方法常以静止土压力、主/被动土压力为基础,通过构造数学函数来描述挡墙位移土压力,但所采用的数学函数形式各不相同。将挡墙位移土压力的数学拟合公式按函数形式分为:三角函数、指数函数、双曲线函数、幂函数、S型函数以及其他函数等6大类,总结了位移土压力数学拟合公式的特点与不足,并指出需进一步研究的方向。结果表明:数学拟合公式的主要差异在于函数形式选择和待定参数及取值不同,导致了数学拟合公式的多样性与研究的广泛性。合理实用的位移土压力数学拟合公式需具备3方面特征:边界条件与初值满足、参数含义明确以及能反映挡墙与土体之间的相互作用。在试验方面,应持续对挡墙不同位移模式开展针对性研究,并进行黏性土、非饱和土、湿陷性黄土、膨胀土等的土压力试验;在理论计算方面,应加强位移土压力数学拟合公式间对比分析,探究各自的合理性及适用性,揭示土压力与挡墙位移关系的内在机理。拓展对非饱和土挡墙的位移土压力研究,完善参数选择、模型验证,以加快工程应用进程。

    • 陈宇航,唐昊陵,章定文

      2020,42(6):31-37, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.040

      膨润土浆液常作为地下工程双轮铣水泥土搅拌墙(CSM)的铣削液来改善土体搅拌均匀性和维持槽壁稳定。通过室内试验研究膨润土水泥土试样无侧限抗压强度和渗透系数等特性随膨润土掺入量的变化情况,并结合压汞试验分析掺入膨润土对水泥土微观孔隙特征的影响,探讨掺入膨润土后试样孔隙比的变化与水泥土试样无侧限抗压强度和渗透系数的内在关联。结果表明,掺入膨润土可显著降低水泥固化砂土和粉土的渗透系数;掺入膨润土还能提高无侧限抗压强度,砂土试样的无侧限抗压强度增幅较水泥固化粉土试样更大;固化土无侧限抗压强度和孔隙比与水泥掺量的比值近似呈幂函数关系;膨润土能有效填充孔隙,同时与水泥水化产物发生化学反应,改变水泥土孔隙分布;掺入适量的膨润土可改善水泥土试样承强防渗效果,在固化粉土和砂土试样中膨润土的适宜掺入量分别为5%和2.5%~5%。

    • 王凌,罗如平

      2020,42(6):38-45, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.131

      在进行桩土共同作用的桩筏基础设计时,其核心之一是合理评估筏板的荷载分担特性。为了准确得到筏板的荷载分担比大小,基于桩土筏相互作用理论提出了竖向荷载作用下考虑土体非线性弹塑性的刚性板桩筏基础实用分析方法。在此基础上,进一步分析了土体参数、桩数、桩间距、桩长及桩径对筏板荷载分担比的影响,并根据计算结果提出了考虑基础整体安全系数影响的筏板荷载分担比归一化计算模型。计算结果表明:基础整体安全系数对筏板荷载分担比的大小有重要影响,安全系数越小,筏板荷载分担作用越大;桩数、桩长、桩间距直接影响筏板荷载分担比的大小,但其影响程度存在差别,桩间距影响较显著,桩长次之,桩数影响程度较弱;采用归一化分析模型能较好地统一不同参数对筏板荷载分担比的影响。最后,通过实际工程案例初步验证了归一化模型的有效性。

    • 洪利,仉文岗

      2020,42(6):46-53, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.093

      潜在破坏面的确定是软土基坑基底抗隆起上限分析的难点与重点。在传统的上限分析法中,破坏面仅假设与基坑开挖宽度有关。而采用渐进搜索算法确定破坏面,无需假设破坏面具体形状,通过多次迭代计算即可确定临界破坏面,且该算法已在边坡稳定与可靠度分析中成功应用。介绍了应用多块体上限法分析基坑抗隆起稳定性的基本步骤,并详细介绍了渐进搜索算法的流程,针对基坑抗隆起分析问题的特点,对渐进搜索算法中的初始破坏面生成、搜索边界、收敛准则等重新进行了设置;针对搜索过程中遇到的问题,给出了解决方法。通过实例分析检验渐近搜索算法的实际应用效果,并围绕算法中的初始搜索步长、破坏面结点个数、搜索次数等关键参数进行讨论,给出建议取值。案例分析表明,渐近搜索算法在软土基坑基底抗隆起上限分析中应用效果很好,且相比于其他的上限分析方法,渐近搜索算法计算简单,无需假设破坏面形状参数。

    • 管凌霄,徐长节,可文海,丁海滨,张高锋,虞巍巍

      2020,42(6):54-62, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.061

      采用两段法研究了盾构隧道下穿管道施工引起的管道水平变形特性,在第1阶段改进了Loganathan公式,求得盾构隧道以任意角度下穿管道施工引起的管道轴线处土体水平位移,第2阶段采用Vlasov模型模拟管土相互作用,并求得管道水平位移解析解。通过与工程监测数据及有限元计算结果的对比,验证了方法的正确性,并进一步分析了管道与隧道夹角、管道直径以及隧道埋深对管道变形的影响。结果表明:盾构隧道斜下穿管道施工时,隧道与管道相交角度的大小对管道水平位移造成的影响显著,随着夹角的减小,管道的水平位移逐渐增加;当管道与隧道相交角度较小时,盾构隧道开挖引起的管道水平位移相对管道竖向沉降不可被忽略;随着管道直径的增大、隧道埋深的增加,盾构隧道斜交下穿管道施工引起的邻近管道变形均减弱。

    • 陈舒阳,路良恺,姚永胜

      2020,42(6):63-70, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.053

      普速铁路常用的有损检测不适用于高铁无砟轨道,目前,高铁路基状态检测多依赖于轨检车无损方法,但轨道质量指数(TQI)仅代表轨道几何状态,无法直接反映路基服役状态且无法判定病害程度。鉴于此,以沪宁城际高铁为对象,采用轨检车检测与工后沉降观测手段,开展高铁路基服役状态监测研究。在绘制全线TQI数据图及工后沉降曲线的基础上,针对TQI与沉降超限做关联性分析,结合地质雷达、波速仪等下部结构探查,提出了"TQI+沉降值+下部扫描"比对筛查的高铁路基服役状态监测方法,并与路基病害工况进行对比验证。结果表明:TQI异常与沉降超限无互相包含关系,且极大值区间互不对应;对比TQI超限次数与幅度,沉降超限与TQI超限次数的相关性更大。相比于侧重TQI评定的传统方法,核减了TQI超限的非病害工况,增加了TQI未超限的病害工况,与高铁现场实际工况更相符。

    • 刘立平,李瑞锋,李维斯,姜伟,李英民

      2020,42(6):71-80, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.067

      山地建筑不同标高基础的地震动存在差异,其对山地建筑地震响应的影响程度有待研究。以自贡地形台阵为背景,以该台阵采集的汶川地震记录为输入,设计4组空间钢筋混凝土(RC)掉层框架结构。分别按上接地地震动的一致输入、下接地地震动的一致输入、上接地与下接地不同地震动的多点输入开展了算例结构的弹性和弹塑性时程分析。将一致输入结构响应与多点输入结构响应之比定义为结构地震响应差异系数,从结构地震响应差异系数、破坏特征等方面分析了多点输入对岩石地基基础上的空间RC掉层框架结构地震响应的影响。结果表明:弹性分析时,基本周期较长的RC掉层框架结构侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.85~1.12之间,基本周期较短结构的侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.38~1.22之间,按一致输入地震动设计的RC掉层框架结构可能偏不安全;弹塑性分析时,多点输入下RC掉层框架结构的地震响应与一致输入下的有明显差异,最小差异系数可到0.27;在极罕遇地震作用时,多点输入下RC掉层框架结构底部的破坏状态比一致输入下严重,宜对其掉层部分和坎上1层进行适当的抗震加强。

    • 阎奇武,张正

      2020,42(6):81-94, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.025

      为研究新型内翻U形外包钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性与有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值相比较,发现二者十分接近,偏于安全,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。

    • 杨立军,邓志恒,杨海峰

      2020,42(6):95-102, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.042

      剥离破坏是铝合金板加固钢筋混凝土(RC)梁常见的早期破坏形式,为了避免剥离破坏的出现,对铝合金板加固RC梁的剥离破坏机理开展试验研究。制作了24根RC梁,利用结构胶将铝合金板粘贴在RC梁底部。为了研究附加锚固对剥离破坏的影响,部分试验梁在铝合金板特定位置设置了化学螺栓或U形箍。通过铝合金板加固RC梁的简支梁三分点对称单调加载试验,得到铝合金板加固RC梁的4种破坏模式:适筋破坏、超筋破坏、板端剥离破坏和中部裂缝剥离破坏。剥离破坏的原因是界面剪应力过大。利用铝合金板应变片的试验数据,得到了铝合金板的粘贴界面剪应力分布曲线,分析了界面剪应力分布规律:在板端取得最大值后迅速下降至零值,RC梁裂缝处界面剪应力发生突变。板端剥离破坏发生的机理:铝合金板端界面剪应力达到铝合金板与混凝土的粘贴强度后,界面剪应力导致保护层内混凝土剥离;中部裂缝剥离破坏发生的机理:界面剪应力在混凝土齿状块体端部产生的正应力大于混凝土受拉强度,导致混凝土齿状块体从梁体剥离。在此基础上,得到了两种剥离破坏的判别式,并结合试验数据验证了判别式的准确性。

    • 唐皇,彭建新,王晗

      2020,42(6):103-111, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.090

      为了研究不同钢板加固方式对锈蚀钢筋混凝土梁承载性能的影响,探索不同钢板加固方式的加固效果,通过静力荷载试验对比研究了钢板抗弯加固、抗剪加固和抗弯抗剪组合加固锈蚀RC梁在承载力、变形、破坏模式和延性等方面的特点,分析了不同加固方式的优缺点。研究结果表明:组合加固效果最明显,其极限承载力比锈蚀梁提高了107.7%;对于抗弯加固锈蚀梁,钢板厚度分别为3、4、5 mm时,厚度每增加1 mm,其极限承载力增加7~18 kN;组合加固锈蚀梁的抗变形能力最强,其次是抗弯加固锈蚀梁,且钢板厚度增加对抗弯加固锈蚀梁的抗变形能力有积极作用;组合加固较其他两种加固方式能更有效地提高锈蚀梁的延性,其延性相比锈蚀梁提高了320.4%,其次是抗剪加固锈蚀梁;抗弯加固锈蚀梁的延性比其他两种加固梁小,且随着钢板厚度增加,其延性先增加后减小。评价抗弯和抗剪加固锈蚀梁的加固效果时,需综合考虑抗变形能力和延性。

    • 李金朋,陈城,侯和涛

      2020,42(6):112-118, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.080

      形状记忆合金(shape memory alloy,简称为SMA)具有"超弹性",即在受到应力而发生较大变形并卸载后,可以恢复原始形状,并在这个过程中耗散能量,在建筑抗震和桥梁振动控制中具有广阔的应用前景。SMA的模型参数通常由优化方法来确定,然后用于装有SMA装置的结构地震时程响应分析中。利用Metropolis-Hasting算法(简称为MH算法)中的改进算法DRAM方法(延迟拒绝及自适应采样),基于经过"预拉伸"和热处理的SMA棒材循环拉伸试验结果,对SMA改进的Graesser&Cozzarelli模型参数进行采样,从SMA的本构模型参数和耗能能力两个方面分析了SMA材料的不确定性。建立了各参数的后验分布,并得到了参数两两之间的相关性,结果可用于概率模型的建立及基础模型数学形式的研究。研究表明,在累积概率密度为15%时,材料的能量耗散能力相对误差高达20%;累积概率密度为85%时,相对误差为10%。

    • 亓兴军,肖志全,张荣凤

      2020,42(6):119-126, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.056

      采用过桥车辆振动响应识别桥梁自振特性的间接测量法能够避免传统动载试验测量桥频方法存在的操作复杂和成本高等缺点。根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程中的某一斜交梁桥建立车辆与桥梁耦合振动的有限元模型,采用双轴半车模型模拟测量车辆,提取车辆匀速驶过桥梁时的车辆加速度时程响应,并利用峰值拾取法进行频谱分析,剔除已知的车辆相关频率识别出桥梁的前三阶自振频率,分析了6种不同车速、6种不同车重、8种不同桥梁斜交角度对桥梁频率识别效果的影响特点。结果表明,间接测量法能够有效地识别桥梁比较密集的频率,车速低于20 km/h时,能够较好地识别出斜交梁桥的前3阶频率,车速较高时无法识别桥梁的频率信息;相对较小的车桥质量比对桥梁频率识别有利;斜交梁桥不同的斜交角度基本不影响桥梁频率识别的精度;桥面粗糙时采用差值法仍能较好地识别。数值模拟表明,间接测量法对于不规则斜交梁桥频率仍有较好的识别效果。

    • 金立兵,王珍,王振清,张庆章,梁新亚

      2020,42(6):127-133, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.013

      采用试验研究与数值模拟相结合的方法,从细观角度研究了粗骨料含量、界面区和孔隙率等对混凝土中氯离子渗透性能的影响。通过氯离子扩散系数快速测定RCM试验和压汞试验,分析了不同粗骨料含量、水胶比、孔隙率与氯离子扩散系数的关系;通过编写程序建立混凝土细观随机骨料模型,进而对氯离子的扩散性能进行数值模拟,分析了粗骨料含量和界面区等细观参数对氯离子渗透扩散的影响。结果表明:数值模拟与试验结果吻合性较好,验证了细观数值模型的有效性;氯离子扩散系数随粗骨料含量的增加而降低;混凝土孔隙率随水胶比的增加而增大,进而增加混凝土的渗透性;混凝土的渗透性能随着界面区厚度和界面区扩散系数的增加而增大。

    • 环境工程
    • 熊兆锟,刘文,曹剑钊,刘杨,张恒,江燕妮,杨冀峰,赖波

      2020,42(6):134-142, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.086

      医院污水来源及成分复杂,含有病原性微生物、药物及其代谢产物、抗性基因、重金属和造影剂等,不经有效处理将成为一条疫病扩散的重要途径和严重的环境污染源。药物等新兴污染物在全球范围内的出现,成为水环境和水污染控制的热点研究内容,而医院污水又是新兴污染物重要来源之一。基于目前新冠肺炎疫情特殊时期对医疗系统防控体系的影响,阐述了医院污水中药物和病原微生物的分布情况,概括了医院污水处理技术的进展及问题,提出了医院污水处理技术的未来发展方向。在新冠肺炎疫情的特殊情况下,医院污水防控体系的建设需要更高的要求和标准。其中,药物降解与病原微生物同步杀灭将是未来医院污水处理技术及装备开发的"热土"。

    • 徐清华,樊鹏,董红钰,关小红

      2020,42(6):143-152, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.078

      近年来,水中重金属锑的污染问题日益受到关注,关于水中锑去除方法的研究逐年增多。吸附技术由于其高效、经济、易操作等特点,被认为是最有希望广泛应用于实际水处理的方法之一。根据吸附剂的种类,综述了活性炭、活性氧化铝、硅酸盐矿物、铁的(氢)氧化物及新型复合材料等常见吸附剂去除水中锑的研究进展,阐述了不同吸附剂去除锑的机理,并按照吸附剂的种类比较了不同吸附剂去除锑的吸附容量及各自优缺点。针对目前吸附法去除水中锑的研究现状及需求,进行了展望,以期为废水中锑的去除提供参考。

    • 郝馨,付绍珠,于博洋,崔晓春,董双石,周丹丹

      2020,42(6):153-164, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.138

      随着工业技术的快速发展,工业废水产量也与日俱增,其中,焦化废水排放量大、组成成分复杂、影响程度深,所引发的环境污染尤为突出,一系列排放标准规定日趋严格,焦化废水的处理迫在眉睫。为尽快实现企业废水"零排放"政策要求,多种新型处理技术应运而生,治理效果和应用范围明显提高。通过综述现有焦化废水处理技术的特征与局限性,发现焦化废水处理方法多集中于生物处理技术和高级氧化法,而二者现常用技术在实际运行中仍存在处理效果不佳、运行成本过高等问题与挑战。但是,生物降解和高级氧化耦合处理技术前景广阔,不仅能提高处理效率,还能开拓多维探究领域,大量研究表明其对于难降解污染废水处理具有较大可行性。展望多工艺联用在焦化废水处理中的实用性,为深化焦化废水处理研究提供新的思路。

    • 孙东,沈莉萍,张志鹏,熊亭亭,曹楠,龚正君

      2020,42(6):165-171, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.099

      基于零价铁可渗透反应墙技术,采用化学沉积法制备了Fe/Cu双金属颗粒材料,对Fe/Cu材料进行表征,发现其表观非均匀,化学组成为Cu涂覆在铁颗粒表面;通过静态试验系统地考察了反应温度、溶液pH值、平均流速、等温吸附、双金属材料与河砂的配比等条件对Cr(Ⅵ)去除效果的影响,同时调节进水流速,实现了动态试验的模拟。Cr(Ⅵ)去除的静态试验表明,当mFe:mCu=10:2、投加量40 mg/mL、Cr(Ⅵ)初始浓度50 mg/L、pH=7.5、反应温度298 K时,对水中Cr(Ⅵ)的去除效果最佳,在反应15 min左右时,对Cr(Ⅵ)去除率高达99.4%;动态试验表明,快流速组(104 mL/h)的Cr(Ⅵ)的平均吸附量为0.869 mg/g,慢流速组(28 mL/h)的Cr(Ⅵ)平均吸附量为0.920 mg/g,慢流速组的总吸附量较高。采用Langmuir和Freundlich模型拟合表明,该吸附反应属于单层吸附过程,且升温有利于该吸附反应的进行。实现了Fe/Cu双金属颗粒材料的制备,并对Cr(Ⅵ)有很好的去除效果,结合PRB技术,有望实现地下水等水体中Cr(Ⅵ)的有效去除。

    • 赵建树,欧阳峰,唐圣钧,何頔

      2020,42(6):172-177, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.065

      预处理+生化法+膜处理"的组合工艺是常用的垃圾渗滤液处理工艺,虽然能够快速稳定地削减渗滤液中各类污染物,但产生的渗滤液膜滤浓缩液富集了更高浓度的难降解有机物、盐分和其他无机物,难降解有机物的去除是渗滤液浓缩液处理的难题。以深圳某填埋场垃圾渗滤液膜浓缩液为研究对象,分别研究了三维电氧化、紫外芬顿(UV/Fenton)以及三维电氧化-UV/Fenton-电催化氧化组合工艺对垃圾渗滤液膜浓缩液的处理效果。在实验操作条件下,电氧化2 h,UV-Fenton处理1.5 h,电催化氧化2 h,COD、氨氮、总氮的去除率分别为97.6%、98.8%和93.5%,出水基本满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)直接排放限值要求,每吨垃圾渗滤液膜浓缩液的处理成本为93.2元。

    • 翟俊,李岳

      2020,42(6):178-184, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.070

      传统人工湿地的自然复氧速率较低,对N、P营养元素的去除效率普遍不高。设计开发了一种微曝气系统,以期强化人工湿地对生活污水中C、N和P的去除。通过改变曝气量(气水比)以及在不同气温条件下检测该人工湿地处理生活污水效果,详细分析了经微曝气系统强化后的人工湿地对COD、TP以及各氮素污染物在系统的沿程去除情况。结果表明,微曝气系统能显著增强湿地对生活污水的处理效果。随着气水比由0:1升高至4:1,该湿地系统对污水中的COD和TP的去除率分别从约80%和60%提高到约93%和79%,而在3:1时TN的去除率达到最高水平75%。低温对系统除碳脱氮影响较大,COD及TN去除率分别降低了约7%和8%。湿地污染物浓度沿程变化状况显示,污染物的去除过程主要发生在第2湿地系统。

    • 徐强,李宏,白小霞,程呈,李琨,何强

      2020,42(6):185-195, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.071

      为探究三峡库区低水位运行期间库尾支流河坝对其上下游水体CO2分压、水气界面扩散通量的影响,于2019年8月对三峡库区库尾典型筑坝支流御临河进行采样研究。原位测定关键理化环境因子,采用顶空平衡法,结合亨利定律和薄边界层理论计算水体CO2分压(pCO2)及水气界面扩散通量(Flux(CO2))。结果表明,库区低水位运行期御临河水体表层pCO2为54.55~336.73 Pa,均值为206.68 Pa,Flux(CO2)为1.65~67.84 mmol/(m2·d),均值为39.01 mmol/(m2·d),表现为大气CO2排放源排放水平显著高于三峡库区中下游支流。御临河受其下游筑坝影响,河坝上游较近河段表现为湖泊型水体(流速v<0.05 m/s),上游较远河段和下游表现为过渡型水体(v=0.05~0.2 m/s)。湖泊型水体pCO2和Flux(CO2)显著低于过渡型水体,且pCO2随水深增加迅速增大。相关性分析及多元逐步回归分析表明,库区低水位运行期御临河pCO2及Flux(CO2)受水温、pH、DO、Chl-a等理化环境指标影响显著,Chl-a是影响pCO2的最主要因素,pCO2是影响Flux(CO2)的最主要因素。

    • 高京,曹晶,储昭升,侯泽英,杨永哲

      2020,42(6):196-204, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.073

      针对近年来丝状蓝藻水华的频繁暴发问题,研究了3种常见丝状藻生长对温度的响应以及生长与功能特性间的关系。结果表明:温度由15℃增加至30℃,拟柱孢藻比生长速率由0.28 d-1增加为0.70 d-1,光合活性(Fv/Fm)在0.40~0.61范围内波动,单位藻细胞溶解性总氮(DTN)和溶解性反应磷(SRP)消耗量也分别增加了6.36 mg-DTN/mg-Chl.a、0.15 mg-SRP/mg-Chl.a;伪鱼腥藻比生长速率从0.12 d-1到0.60 d-1Fv/Fm在15℃时达到最低,为0.12,单位藻细胞氮磷消耗量也分别增加了21.72 mg-DTN/mg-Chl.a、1.71 mg-SRP/mg-Chl.a;水华束丝藻比生长速率从0.20 d-1到0.44 d-1Fv/Fm受影响较小,单位藻细胞氮磷消耗量也分别增加了12.29 mg-DTN/mg-Chl.a、0.83 mg-SRP/mg-Chl.a。温度升高都会促进3种丝状藻生长,拟柱孢藻易在大于30℃高温下形成优势;伪鱼腥藻温度适应范围广,但温度低于15℃会抑制伪鱼腥藻生长;水华束丝藻最佳生长温度为25℃,并可在15℃时取得优势,耐低温能力较强。另外,丝状藻可通过权衡藻细胞生理特性以维持不同温度下的生长优势。

    • 研究进展快讯
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    • 黏土中桶式基础的有限元模拟及破坏包络面分析性能试验研究

      陈佳莹, 滕竟成, 吴则祥

      本研究旨在应用高级土体本构对黏土中的吸力桶基础进行完整的有限元模拟,以建立吸力桶基础的破坏包络面。首先采用了硬化土模型(HS)通过有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下的正常固结黏土中的吸力桶基础离心机试验,通过对比试验结果验证了使用HS模型的有限元分析的有效性。然后,通过径向滑移试验进行大量的有限元分析,进一步延伸到V-H-M(竖向力-水平力-弯矩)空间的破坏模式。在此基础上,描述了H-M平面、V-H平面上的破坏包络面,以及V-H-M空间三维破坏包络面。结果表明,H-M破坏包络面类似于倾斜的椭圆;不同竖向荷载对H-M破坏包络面倾斜度的影响可以忽略;H-M破坏包络面的尺寸随着竖向荷载值的增加而减小;竖向荷载和水平荷载之间存在很强的相互影响,即竖向承载力和水平承载力构成的V-H屈服面近似为四分之一椭圆,可以看出H-M倾斜椭圆的大小由竖向荷载控制。根据数值模拟的结果,最终提出了在V-H-M空间中表达三维破坏包络面的新的解析表达式。

      • 1
    • 核设备设计地震动包络标准PSD的拟合及试验研究

      谢皓宇, 潘飞, 朱翊洲, 郑万山, 仉文岗

      核设备的抗震设计是核电厂抗震领域一个重要的问题,为了实现核电厂设备典型反应谱(RRS)匹配和标准功率谱密度(PSD)包络的设计地震动拟合,提出了一个在2014版《标准审查大纲》(SRP)建议的核电厂厂址设计地震动拟合方法基础上,考虑迭代相关及随机相位谱对迭代收敛效率影响的标准PSD生成方法,并通过传统频域法拟合人工波过程中控制傅里叶幅值的手段实现了RRS匹配和标准PSD包络的人工地震波合成,为核设备抗震设计的楼面地震波提供了检验依据。选择了压力容器作为核设备抗震研究的原型,通过振动台模型试验对比试件的响应峰值参数以及响应加速度时程的功率谱密度函数,验证了同时匹配RRS及包络PSD的人工地震动会激励设备更大响应的理论,说明了在设计地震动拟合中包络PSD的要求的意义与重要性。

      • 1
    • 酸溶液对原状黄土抗拉强度影响的试验研究

      刘华, 胡鹏飞, 王松鹤, 刘乃飞, 胡文乐, 谷宏全

      黄土受到污染之后,土体的组分以及内部结构会发生改变,从而使得土体抗拉强度也会随之发生改变。基于此,本文通过人工配置盐酸、硫酸和硝酸的4种不同摩尔浓度的污染液,对比蒸馏水和污染后的土样进行直接拉伸破坏试验,探讨了酸污染黄土的拉应力-拉应变特征及过程,进一步分析了不同酸溶液种类、浓度对土体抗拉强度演化规律的影响。结果表明:随着酸污染液的侵入,黄土的抗拉强度均小于未污染状态;且随着污染液浓度的增大,盐酸和硝酸的抗拉强度均呈减小态势,而硫酸的抗拉强度却逐步恢复,拟合后的污染液浓度与抗拉强度呈现出较好的幂函数关系;最后基于污染黄土的抗拉强度和抗剪强度探讨了酸污染黄土的联合抗剪强度拟合关系。

      • 1
    • 混凝土圆环形截面非均匀配筋计算的解析法

      李彬, 周东华

      环形截面是工程结构中常见的截面形式,但混凝土环形截面配筋计算存在双重非线性(材料和截面宽度变化的非线性)。《混凝土结构设计规范》中仅给出计算均匀配筋的超越方程组,需编程和迭代求解,不能手算,极为不便。另外,一些环形截面构件(如高桥墩、预制管桩等)长度长,截面尺寸大,钢筋用量大,若采用均匀配筋,中性轴附近钢筋应力小,经济性不好。若采用非对称配筋,将受力钢筋布置在远离中性轴的外围区域,可充分利用混凝土和钢筋强度,提高经济效益。对此本文根据混凝土和钢筋的本构关系确定应变变化的范围和边界,从应变出发,通过解析方法,由应变求解应力,进而计算内力,不需迭代,最终将计算结果绘制成便于手算配筋的诺谟图,计算快速方便,适用于C50及以下强度混凝土和任意直径大小的环形截面。

      • 1
    • 桩基三维非对称局部冲刷坑条件下土体应力计算简化模型

      王增亮, 周航, 丁选明, 吴岱峰, 蔡汝一, 肖治微

      桥梁桩基周围形成局部冲刷坑时会使得桩基有效埋深减小,增大了工程结构的安全隐患。目前研究中冲刷坑模型多为对称形态,然而工程实际中的冲刷坑多为非对称的,使得桩基处于更不利的状态。如何合理计算桩周形成非对称冲刷坑后土体的应力变化是评价桩基承载力的关键之一,然而目前仍然没有严格的理论计算方法。针对该问题,研究根据试验实测的非对称冲刷坑形态提出了三维非对称冲刷坑的简化模型。将冲刷坑深度以上土体重度看做荷载并基于Boussinesq点荷载方程在半无限空间中的应用,推导得到了非对称冲刷坑内土体垂直及水平有效应力计算方法。采用有限元中“生死单元法”模拟了半无限空间地基中冲刷坑的形成,并将有限元计算结果与理论计算方法所得结果进行对比,验证了本研究理论计算方法的正确性。随后基于该理论计算方法考虑了冲刷坑内存在桩基的影响,并与有限元计算结果进行了对比,对比结果指出本研究理论计算方法是可行的。在此基础上,设计了一系列工况,对三维非对称冲刷坑简化模型中的参数进行了敏感性分析,得到了非对称冲刷坑条件下桩周土体的垂直及水平有效应力差的变化规律。研究所得可为工程设计提供参考。

      • 1
    • 考虑“侧壁-土体”脱离影响的桶基承载力

      程健, 姜君, 王栋

      当桶基发生平动或转动,其侧壁可能和土体发生脱离,形成空隙,土体破坏模式由“双侧式”变为“单侧式”,使承载力降低。建立桶基与黏性土相互作用的三维有限元模型,设置允许脱离和不允许脱离两种接触类型,改变土体强度和桶基长径比,确定桶基与土体发生脱离的条件;探讨脱离对桶基承载力的影响,总结了单向与复合加载的承载力公式。结果表明,当允许桶基与土脱离时,土体强度越高,单向与复合承载力降低越严重,但长径比对承载力降低程度影响不大。对于单向承载力,建议通过折减系数量化脱离的影响;对于复合加载,提出了同时适用于允许和不允许脱离的归一化包络面表达式。

      • 1
    • 大型钢网架穹顶结构弹塑性稳定性分析

      张洋, 陈朝晖, 杨帅

      本文针对大型LNG储罐钢网架穹顶结构的弹塑性稳定性分析,基于刚体准则,采用改进塑性铰模型建立了适于几何与材料双非线性分析的空间弹塑性梁单元,分别采用局部荷载扰动与整体模态扰动的方法,研究了局部缺陷与整体缺陷以及是否考虑材料屈服对结构稳定承载力的影响差异。结果表明,局部与整体缺陷均会降低网架穹顶结构稳定承载力。荷载干扰下结构整体初始变形小,荷载位移曲线在极值点附近变化显著,稳定承载力对局部缺陷位置不敏感对大小敏感;模态干扰下结构整体初始变形较大,荷载位移曲线平滑。材料屈服对结构稳定性有显著影响。本文所建弹塑性刚体准则空间梁单元及其相应非线性分析方法,与ABAQUS相比,效率与精度兼优,适于大型复杂工程结构非线性分析,尤其在处理局部缺陷的影响上具有优势。

      • 1
    • 锈蚀脚手架钢管轴压稳定性试验研究

      胡晓鹏, 仲帅, 彭刚, 范永风

      为研究锈蚀对扣件式脚手架体系中钢管立杆稳定性的影响,通过对不同锈蚀龄期的钢管进行表面形貌测试,分析了锈蚀对钢管内外壁表面形貌的影响;借助锈蚀钢管材料单调拉伸试验,探讨了锈蚀条件下钢材力学性能退化规律;并基于锈蚀钢管的轴心受压试验结果提出了锈蚀钢管立杆稳定性的计算模型。研究结果表明:随着钢管失重率的增加,钢管表面坑蚀分布由独立蚀坑向溃疡状蚀坑群发展,外壁坑蚀率、算术平均高度和均方根高度均不同程度的高于钢管内壁;锈蚀钢材表面随机分布、大小不一的蚀坑会导致钢材强度与塑性变形能力下降,钢材塑性变形能力劣化更明显;不同锈蚀程度钢管轴压破坏模式均为整体弯曲失稳,随失重率的增加锈蚀钢管的极限荷载线性下降,峰值荷载对应轴向位移值逐渐降低。

      • 1
    • 可液化土中劲芯复合桩地震响应特征研究

      刘涉川, 王安辉, 章定文, 郑宫龑

      劲芯复合桩是将预制混凝土管桩插入水泥土桩中复合成的新型桩基。通过振动台模型试验及有限差分程序FLAC3D数值模拟分析,研究了可液化地基中劲芯复合桩的地震响应。利用模型试验结果验证了数值模型的准确性和可靠性,进而通过参数分析讨论了水泥土桩桩径、桩长、剪切模量等因素对可液化土-复合桩-上部结构地震响应的影响规律,并定量评价了水泥土桩加固对场地抗液化性能及桩基弯曲破坏的影响特征。结果表明:增大水泥土桩桩径和桩长可有效提高复合桩的抗震性能;增大水泥土剪切模量对复合桩抗震性能的提高是有限的;桩基在桩头附近或水泥土与可液化砂土交界处易产生较大的弯矩响应,该部位应采取必要的抗震构造措施。根据研究结果提出了可液化地基中劲芯复合桩的抗震设计要点。

      • 1
    • 高韧性水泥基材料抗渗性及工作性能试验研究

      李晓琴, 周旭, 李世华, 刘国寿

      工程水泥复合材料(ECC)具有良好的韧性和裂缝控制能力,可用于解决地下和水工工程中的混凝土开裂和漏水问题。高水灰比(1.03)ECC流动度好,但抗渗性能差,同时水灰比过高使得材料坍落度大、粘聚性差,不满足可喷射性的指标要求。为了解决上述问题,将硅灰(SF)以不同的SF/水泥质量比引入ECC(1.03)中,以改善其工作性能,抗渗性能、微观结构和力学性能。结果表明,当SF/水泥比为15%时,ECC(1.03)的工作性能大大提高,达到新拌材料可泵送及可喷射指标要求;同时,ECC(1.03)的抗渗性能提高至P8以上;电镜扫描(SEM)和能量分散光谱仪(EDS)的观察结果证实,添加SF使ECC的显微组织更致密,而且还可以减少碱性物质,从而抑制碱聚集反应并提高耐久性。通过对ECC同时展开韧性、抗渗性及可泵送可喷射工作性能研究,获得了具有良好韧性、抗渗性及工作性能的ECC配合比,为实际工程中推广及应用奠定了基础。

      • 1
    • 包浆再生粗骨料对自密实混凝土力学性能及抗冻性的影响

      曹鑫铖, 金宝宏

      通过自密实包浆再生骨料混凝土力学性能及快速冻融循环试验,从试件的抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度,冻融后试件的质量损失率、抗压强度损失率及相对动弹性模量角度,研究了再生粗骨料包浆对自密实再生混凝土性能的影响,并结合SEM电镜试验,从微观上分析了骨料包浆对混凝土抗冻性能的改善机制。结果表明:普通混凝土和再生混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度与抗压强度之间的换算关系式不适用于自密实包浆再生骨料混凝土,本文提出的新关系式与试验数据较吻合;再生粗骨料包浆优化了骨料物理性能,改善了混凝土新旧界面过渡区,增强了其密实性,提高了混凝土的抗冻性能;采用42.5R水泥浆对骨料进行包浆时,混凝土的抗冻性能最优,虽不及普通混凝土,但与骨料未包浆的混凝土相比,150次冻融循环后,混凝土相对动弹性模量提高了18.6%;基于冻融后抗压强度和相对动弹性模量建立的冻融损伤模型拟合精度较高,能够较好的反映出自密实包浆再生骨料混凝土的冻融损伤破坏规律。

      • 1
    • 锈蚀钢筋横截面积分布规律统计分析

      刘浩, 巴光忠, 苗吉军, 刘才玮

      检测确定钢筋的锈蚀特征参数是进行锈蚀钢筋混凝土结构性能评定的基础。本文通过电化学加速锈蚀试验获得不同锈蚀程度的钢筋,采用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型,并提取了相关锈蚀特征参数。然后基于概率理论统计分析了锈蚀钢筋平均截面锈蚀率与最大截面锈蚀率、锈蚀不均匀系数之间的相关性,建立了锈蚀不均匀系数的概率分布模型。研究表明:随着锈蚀程度的增加,最大截面锈蚀率和锈蚀不均匀系数均呈幂函数增长,并与锈蚀钢筋的直径有关;锈蚀不均匀系数服从广义极值分布,其概率分布的形状参数、尺度参数和位置参数均随锈蚀程度的增大而线性增大,并与锈蚀钢筋的直径和单元长度有关。

      • 1
    • 新型双向钢筋桁架叠合板底板受力性能试验研究

      杨秀英, 魏振宇, 王示, 王卫永

      装配式建筑中,钢筋桁架叠合板作为主要受力构件应用广泛,然而其底板在工地安装前经常出现开裂现象,导致叠合板无法使用。本文提出了一种新型双向钢筋桁架叠合板,即在传统钢筋桁架叠合板上安装横向附加钢筋支架,从而提高叠合板的抗弯承载力。为了考察安装的横向钢筋支架对叠合板底板开裂状态和受力特性发挥的作用,分别对双向钢筋桁架叠合板底板和普通单向钢筋桁架叠合板底板进行静力加载试验,得到底板的开裂弯矩、裂缝分布,及跨中挠度、应变等随荷载的变化规律。研究结果表明,在相同荷载作用下,相比于传统的单向钢筋桁架叠合板,双向钢筋桁架叠合板底板的开裂弯矩更大,裂缝发展更缓慢,跨中挠度、应变均较小,双向钢筋桁架能够显著提高叠合板底板的抗裂性能,有效控制裂缝的开展。

      • 1
    • 高速移动荷载作用下无砟轨道路基动应力研究

      罗文俊, 冯靖淳, 刘刚

      建立三维有限元无砟轨道-路基-天然地基土非线性数值分析模型,基于轨道随机不平顺条件下计算得到轮轨载荷,通过有限元软件二次开发子程序将轮轨载荷导入有限元模型,模型内部采用有限元单元,路基两端及天然地基土体四周采用无限元单元模拟工程实际半无限空间体,路基和天然地基土采用Drucker-Prager弹塑性本构模型,在此基础上研究分析高速移动荷载作用下路基的动应力分布规律。研究结果表明:竖向动应力沿横向分布规律,在轨道结构中数值较大,路基基床内远小于轨道结构中的数值,基床表层及基床底层底面出现“马鞍形”分布;沿竖向分布,随着深度的增加,竖向动应力逐渐减小,在基床表层内的衰减率较大,甚至超过50%;沿纵向分布,在轨道结构层内产生了与列车轮对数目相等的应力峰值数目,在路基基床内,由于距离相近的轮对产生的动力响应进行了叠加,应力峰值数目减少;路基基床在分散、缓冲及吸收竖向动应力中起了主要作用,同时混凝土底座边缘与基床表层接触部分易发生破坏,在设计中应引起足够重视。

      • 1
    • 唐代殿堂型木构架抗侧力性能影响参数分析

      王娟, 许刃文, 张熙铭, 杨庆山

      唐代殿堂型木结构是我国最早的木结构建筑遗存,具有极其珍贵的历史文化和科学研究价值。为深入研究此类木构架的抗侧力性能,建立了经模型试验验证的唐代殿堂型木结构单间四柱空间木构架精细化有限元模型,探究了斗拱-梁架一体化铺作层构造,柱脚管脚榫、柱头馒头榫等弱连接节点形式以及竖向荷载大小和位置对木构架滞回耗能及抗侧力性能的影响。结果表明:水平往复荷载作用下唐代殿堂型木构架表现为摇摆抬升,其水平位移以柱架层的水平位移为主,滞回曲线呈“S”形,具有明显的“捏缩”效应,两端较饱满,正反接近对称。木构架初始抗侧刚度最大,随位移增大退化明显。铺作层为刚度较大的水平结构层,其横梁联系存在一定的冗余度。柱脚管脚榫及柱头馒头榫均可增强木构架的滞回耗能及抗侧力,但两者发挥作用的阶段不同。竖向荷载越大,木构架的滞回耗能越大,水平抗侧力也越大;其作用位置在一个柱径长度内偏移对木构架的滞回耗能及抗侧力性能无明显影响。

      • 1
    • 基于高斯混合模型的列车随机振动加速度响应最大值分布统计分析

      蒲珍华, 吴梦雪, 唐德发, 朱金, 李永乐

      为可靠地评估列车运行的安全性与平稳性,基于多体动力学理论和概率统计方法,对随机轨道不平顺激励作用下列车加速度响应最大值的分布规律进行分析。采用多体动力学软件Simpack建立列车—轨道耦合模型,通过三角级数法模拟得到轨道不平顺作为随机输入激励,基于Monte-Carlo方法计算得到了列车在行驶过程中加速度响应的样本序列。进一步地,将列车加速度响应样本序列的最大值作为随机变量进行统计分析,通过构建基于高斯混合模型的列车振动加速度响应最大值的概率密度分布函数,并结合期望最大化算法对概率模型参数进行最大似然估计,从而对列车加速度响应最大值分布的统计规律以及响应样本数量的选取开展研究。结果表明:采用高斯混合模型能够有效地拟合列车加速度响应最大值的分布规律;此外,随着车速的增加,列车加速度响应最大值分布的离散性增强。

      • 1
    • 基于复变函数的弹性半无限空间中矩形孔收缩理论分析

      申航, 周航, 刘汉龙

      随着我国城市建设的发展,我国矩形隧道的应用越来越多,但是针对矩形隧道的理论研究却鲜有见闻。针对矩形隧道,建立了半无限空间矩形隧道的弹性理论计算模型,采用最小二乘迭代方法确定共形映射函数的各项系数,并将计算区域映射为复平面上的一个同心圆环。然后运用Muskhelishvili复变函数方法,将计算区域内的应力函数展开成为Laurant级数的形式,给定了地表零应力边界和矩形孔口径向位移边界,求得了半无限空间矩形隧道在给定位移条件下的应力场和位移场。分析了不同高宽比、不同泊松比、不同埋深对位移场和应力场的影响,总结了矩形隧道位移场和应力场的一般规律。分析结果表明:高宽比偏小、泊松比偏大、埋深偏小都会使得沉降槽不再是类高斯曲线的形状,这些参数的变化也会在不同程度上影响应力场和位移场的大小和分布。

      • 1
    • 内配格构式钢骨钢管混凝土构件的抗弯性能研究

      王先铁

      对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部不同构造形式的钢管混凝土试件进行受弯试验。试验结果表明:格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行了数值模拟分析,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析了钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明:影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范、美国及欧洲规范对试件的抗弯承载力和刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明:中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守,对抗弯刚度的计算误差较大;美国和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守。

      • 1
    • 钢板剪力墙振动台试验等代模型研究

      冯力强, 牛昌林, 李锋, 何翰卿, 杨溥, 刘立平, 李英民

      为解决钢框架-钢板剪力墙结构振动台试验缩尺模型中的剪力墙钢板厚度过薄的问题,依据结构初始抗侧刚度或承载能力等效的原则,提出了中心支撑和I形钢板剪力墙两种等代模型,采用数值分析的方法,通过有限元软件ABAQUS建立精细化模型,对原型结构的钢板剪力墙和等代模型的刚度与承载力等抗震性能进行了对比分析。研究结果表明,两种等效替代模型均具有良好的耗能能力,能够在抗侧刚度或承载能力方面满足原型结构的等效设计要求,解决了原型结构中钢板厚度小的难题;中心支撑等效方案均可实现剪力墙的刚度或承载力单目标等效,而I形钢板剪力墙可以通过控制开洞口的尺寸,实现其刚度和承载力同时等效,为钢板剪力墙振动台试验模型的等效替代提供了参考建议。

      • 1
    • 端板-螺栓连接含可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构抗震性能试验研究与数值分析

      连鸣, 周玉浩, 韩文凯

      提出了含可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-FTS-RSL)。为了研究HSS-FTS-RSL的抗震性能,设计了2:3缩尺子结构试验试件,对其进行低周往复加载研究其破坏模式、滞回性能及耗能梁段的可更换能力。基于OpenSees建立了HSS-FTS-RSL结构的简化数值分析模型,数值分析结果与试验结果吻合良好。在此基础上建立了三种不同耗能梁段数量及布置方式的HSS-FTS-RSL整体结构简化数值模型,对其进行了非线性时程分析。结果表明: HSS-FTS-RSL子结构试件具有良好的抗震性能,在循环荷载下表现为耗能梁段的破坏;更换耗能梁段不会影响结构的抗震性能;结构在地震作用下结构变形满足规范限制要求;在构件截面尺寸相同即相同用钢量的前提下,采用高强钢可以有效降低构件的应力水平;结构最大可更换残余层间侧移角为0.41%,并且结构在大震后残余层间侧移角在0.028%~0.148%,可以实现耗能梁段的更换;基于分析结果,建议HSS-FTS-RSL结构耗能梁段采用三跨间隔布置。

      • 1
    • 运用社会化聆听方法的非集中供暖区住户对冬季室内热环境不满的分析

      侯珊珊, 刘猛, 晏璐, 刘鲁萌, 刘欢

      随着社会经济的发展,居住在秦岭-淮河线以南的非集中供暖区居民对解决严酷的冬季室内环境的抱怨需求越发高涨,他们希望能在冬季拥有舒适的室内环境。有关于采暖需求和采暖行为的相关文献多是使用问卷调研进行的,而问卷中的问题和选项又多是研究者主观制定的;在这种情况下,居民只能顺着研究者的思路表达他们的不满,这将导致调研结果有所偏差;此外,研究者设计的问卷选项在丰度上也有所欠缺。此项研究基于社会化聆听的方法,回顾了网络社交问答社区平台上有关供暖的讨论,收集了21653条网络用户自发表达的有关供暖的观点回答和评论,着重研究了其中3.19%的五项关于室内热环境营造的不满。研究结果表明,网络用户有关冬季室内热环境的抱怨相比传统问卷调研来说类型更加丰富,内容更加细碎;此外,网络用户更倾向于使用特定动作描述采暖设备的开启。这将对后续相关研究中问卷调研问题和选项的设置提供参考,成为传统被动式问卷调研的补充。

      • 1
    • 剩余污泥资源化提取蛋白质方法的优选研究

      潘倩, 刘艳梅, 周贤栋, 潘学军, 杨本芹

      剩余污泥中蛋白质的资源化利用是目前国内外研究的热点,污泥预处理则是实现污泥中蛋白质释放的重要途径。为了进一步提高剩余污泥中蛋白质的溶出效果,本文选取热碱预处理,超声-碱联合预处理,溶菌酶预处理对污泥进行溶胞,以蛋白质提取浓度为主要指标进行参数优化,并利用等电点法对粗提取蛋白进行纯化回收。结果表明:热碱预处理(pH=13.0,温度140oC,时间1.5 h)溶胞效果最好,在最优条件下蛋白质提取浓度达到2062.98 mg.L-1,纯化回收率可达62.42 %。实验所得处理条件可为蛋白质的资源化利用提供更精确的技术参考。

      • 1
    • 产表面活性剂石油降解菌(GJ)的筛选及对石油烃降解特性

      孔萌, 邢献杰, 姜巧, 彭明国, 王晋, 张文艺

      针对炼油厂含油废水处理过程中产生的“三泥”处置难题,从大庆油田含油污泥中分离出一株既产表面活性剂又能降解石油烃的菌株GJ,通过进行观察形态特征观察、生理生化实验及16S rDNA序列分析,鉴定GJ菌株为希瓦氏菌属(Shewanella sp.),将菌株GJ应用于浮渣和生化污泥的降解试验,探讨了GJ对浮渣和生化污泥的降解动力学。对菌株产物进行提取纯化、薄层层析初步判断、红外光谱分析证实GJ菌产物中存在一个五元环内酯结构和糖苷键,为糖脂类表面活性剂。浮渣和生化污泥降解试验中,菌株GJ第7天时石油烃降解率最高分别达到81.11%和83.21%;生化污泥的降解试验中,菌株GJ第7天时石油烃降解率最高达83.21%。Logistic生长模型(R2=0.972)、Luedeking-Piret模型(R2=0.985)和一级反应动力学模型,分别可以很好的模拟GJ菌体生长、表面活性产物合成和对石油烃的降解过程。初步推断GJ菌以石油烃作为碳源,在生长过程中分泌可打破油水界面表面活性剂打破油水界面,增大菌株与石油烃的接触程度,促进GJ菌对石油烃的摄取、代谢并进行自我增殖。本文可为研究希瓦氏菌降解石油烃的机理和工程应用提供理论参考。

      • 1
    • 超声波预处理炼油厂浮渣油泥试验研究

      于鑫娅, 吴凌云, 邢献杰, 姜巧, 彭明国, 张文艺

      针对炼油厂浮渣油泥(简称“浮渣油泥”)含有大量污油、成分复杂且较难处理等问题,采用超声波法对中石化金陵分公司产生的浮渣油泥进行预处理试验,通过L16(44)正交试验法分析了超声功率、超声温度、超声时间、超声频次对浮渣油泥除油率的影响,利用SPSS 25.0进行误差分析并运用单因素试验细化了正交实验结果,通过红外光谱仪分析了超声前后油泥成份变化情况。试验结果表明:因素的影响顺序为超声功率<超声时间<超声温度<超声频次;当超声功率70 W、超声时间15 min、超声温度55℃、超声频次3次时,其对石油类物质去除率可达32.46%;红外光谱显示超声后油泥对应峰的光谱强度下降,含油量下降明显,芳烃、醇类、烷烃、烯烃类物质等均有减少,表明石油烃长链及高分子有机物碳链被破坏;超声后萃取出的油中烷烃类物质减少,醇类物质增多,说明烷烃的一个氢基被羟基代替,生成对应的醇,相比之烷烃,醇更容易被微生物降解。超声波处理浮渣油泥中机制为:通过机械效应、空化作用及热效应破坏石油烃长链及高分子有机物碳链,降低浮渣油泥黏度,促使油、泥、水三相易于分离,从而降低浮渣油泥中的石油类物质含量。超声波法为物理法,无外加化学药价,处理方法简单,可作为浮渣油泥微生物法深度处理的预处理手段。

      • 1
    • 运行条件对颗粒强化生物除磷系统的性能及微生物群落影响

      王楠, 蔡曼莎, 李亚静, 邱春生, 郑剑锋, 王晨晨, 于静洁, 王少坡

      为了确定SBR强化生物除磷(EBPR)颗粒污泥系统的启动方法及其影响条件, 对生物除磷工艺的实际应用提供理论基础.采用有效容积为12LSBR反应器,以乙酸钠为碳源, KH2PO4为磷源,对颗粒EBPR系统的启动及除磷性能?污泥颗粒化过程进行了研究.结果表明,当进水碳磷比过低(C:P=200:15)碳源不足时,并且存在其他异养菌竞争碳源,让除磷效率较低.与25℃相比,15℃条件下污泥EPS含量增加.此外,在15℃使得有助于污泥颗粒化的蛋白质(PN)含量增加更为显著,污泥粒径增长明显.且低温更利于传统EBPR系统中主要负责生物除磷的微生物红环菌属(Rhodocyclus)的生长,使其成为系统优势菌种,提高除磷效率。

      • 1
    • 土工格栅加筋碎石土动回弹模量试验及预估模型研究

      张航, 周志刚, 韩健

      加筋土路基动回弹模量是加筋土技术在道路工程中的重要设计指标。本文利用动三轴仪对土工格栅加筋碎石土进行动回弹模量试验,对比分析了含水率、加筋方式、剪切及侧限影响表征量对动回弹模量的影响规律,并回归分析了动回弹模量预估模型参数。研究结果表明:加筋土的动回弹模量随着含水率的提高而降低;土工格栅应布设在土体中的水平剪切变形层位,增加加筋层数或减少层间距,对提高动回弹模量的效果明显;在其他条件不变时,动回弹模量随剪切和侧限影响表征量的增大而增大;NCHRP 1-28A模型参数的回归结果比较理想,该模型可用于对土工格栅加筋土动回弹模量的预测。上述试验及分析成果可为路面结构设计时确定加筋土路基动回弹模量提供依据,促进加筋土技术在道路工程中的推广应用。

      • 1
    • 不同瓣型荞麦壳加筋黄土的强度特性研究

      雷胜友, 文晓灿

      为了探索植物壳生态加筋土的强度特性,作者进行了荞麦壳加筋黄土的剪切试验研究。首先我们进行了荞麦壳和黄土的基本性质试验,然后将荞麦壳分瓣,按一定的干土质量比将分瓣好的荞麦壳添加到配好的湿土中,击实成样,进行直剪试验,研究表明,荞麦壳加筋黄土的剪应力-剪切位移曲线的变化规律与素土的相似。荞麦壳加筋后土的强度有了明显的提高,最大提高23%。在强度指标方面,表现为加筋后土的内摩擦角有了很大提高,最大提高了6.13°,而粘聚力则有不同程度的降低,其降低值不超过8kPa。还发现只有当荞麦壳的加筋率大于某一百分比时,荞麦壳加筋土的强度才大于素土的强度,该百分比与荞麦壳的分瓣情况有关。对于荞麦壳加筋材料,存在一个界限加筋率时,当加筋率小于界限加筋率时,荞麦壳起作用所需的剪切位移基本上随垂直压力而增大,当加筋率大于界限加筋率,荞麦壳起作用所需的剪切位移随垂直压力增大而减小,该界限值也与荞麦壳的分瓣情况有关。相比较而言,天然荞麦壳和两瓣型荞麦壳作为加筋材料更合适。

      • 1
    • 建筑材料密强综合评价方法

      郑振, 李明东, 孙林柱, 舒阳, 刘客

      建筑材料具有高强度和低密度的要求,有必要建立适合于优化选择其力学性能的评价指标。在密度和强度评估的背景下,提出了一种对建筑材料密度和强度进行综合评价的方法-密强法。基于密强法进行了不同材料之间的优选和同一材料不同参数之间的优选,研究了不同建筑材料的密度和强度参数在密强图的分布情况。结果表明:不同材料在密强图上的密强不同,在优选材料时可由密强图分别计算出各材料的相对密强改进量及改进角,进行比选;同一材料在不同参数下的密度与强度的表现不同,由密强图可对影响材料性能的因素进行优选;密强能综合反映建筑材料密度和强度的性质,是表达材料轻质高强性的一种直观易懂的方法。

      • 1
    • 吹填珊瑚岛礁钙质软泥渗透特性试验研究

      陈信升, 丁选明, 蒋春勇, 方华强, 王成龙

      钙质软泥作为吹填珊瑚地基土的一部分,其渗透特性对于岛礁工程的建设具有重要意义。本文基于GDSPERM全自动环境岩土渗透试验系统对南海某岛礁钙质软泥进行了系列固结渗透联合试验,探究了孔隙比、固结历史、固结压力和水力梯度对钙质软泥渗透特性的影响,并对钙质软泥孔隙比与渗透系数之间的非线性关系进行了拟合分析,得出了钙质软泥的系列渗透规律,并提出了适用于钙质软泥的最优非线性渗透模型。

      • 1
    • RC框架结构倒塌易损性评估

      郑山锁, 温桂峰, 董立国, 杨威, 刘巍, 张艺欣

      为系统评估我国RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到了各典型结构的IDA曲线与倒塌点;进而,分析了设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估了RC框架结构的大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按我国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构,满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。

      • 1
    • 重组竹螺栓连接节点承载能力计算分析

      李霞镇, 任海青, 李贤军, 徐康, 钟永, 郝晓峰

      基于重组竹螺栓连接承载性能分析,分析评价了现有木结构设计规范对重组竹螺栓连接承载能力预测的适用性,为重组竹结构连接设计和应用提供借鉴和依据。采用正交设计法对16组48个重组竹-钢夹板单螺栓连接节点试样进行了试验,验证了Foshci理论模型对重组竹-钢夹板单螺栓连接节点的适用性,揭示了螺栓直径、端距及主构件厚度等因素对节点承载能力的影响规律,最后分析评价了GB 50005和European 5规范对重组竹-钢夹板螺栓连接承载能力预测的准确性。研究结果表明:Foschi理论模型能够反映节点的线弹性、屈服后阶段的变化特征,能够较为全面地反映重组竹-钢夹板螺栓连接节点整个受力过程。螺栓连接承载力受螺栓直径、主构件厚度和端距三因素共同影响,但当节点达到最小尺寸设计要求时,承载能力受螺栓直径影响的作用最为明显。Eurocode 5对重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载预测能力偏保守,而我国GB50005预测能力存在安全富余的空间,能较好地预测重组竹-钢夹板螺栓连接的承载能力。

      • 1
    • 单向分布钢纤维RPC弯曲性能试验

      李坤坤, 杨克家, 李坤梁, 林一苇

      为研究准静态荷载下纤维分布对构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13mm~20mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载-挠度曲线上初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量地分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。试验结果表明:钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性较乱向分布试件均有大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,前者的残余强度仍高于初裂强度4.35MPa~16.9MPa;纤维长度由13mm增加至20mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越能体现出来;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力,耗能能力等指标,当纤维掺量为2%的前提下,纤维长度为20mm时,其力学性能最优。

      • 1
    • 基于性能的屈曲约束支撑与黏滞阻尼器联合减震结构设计方法

      吴克川, 陶忠, 潘文

      基于结构自振周期及阻尼比变化对结构地震作用的影响规律,推导屈曲约束支撑(BRB)与黏滞阻尼器(VD)组合减震结构单自由度体系位移降低率及地震剪力降低率计算公式,建立组合减震结构在目标位移降低率及目标剪力降低率下的减震性能曲线,提出基于性能的组合消能减震设计方法,采用工程算例验证该设计方法的有效性,并提出了组合减震设计方法在多自由度体系中的简化应用模式。结果表明,当目标位移降低率及目标剪力降低率确定时,结构存在唯一减震性能点,合理设计下,组合减震结构可同时取得较好的位移及地震剪力减震控制效果,按文中设计方法得到的算例结构实现了设定的减震目标,质量和刚度沿高度均匀分布的多自由度体系组合减震设计可采用文中提出的基于一阶振型的简化应用方法。

      • 1
    • 采用CFRP增强的GFRP管混凝土短柱轴压性能试验研究

      杨霞, 杨文伟

      对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱,通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布进行不同方式的加固,制作了12个两两相同的GFRP管约束混凝土短柱试件,研究不同加固模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能。分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、加固效果、应力-应变曲线、塑性残余应变与卸载应变的关系以及极限状态。结果表明,三种加固模式下试件的极限承载力均有很大提升;单轴受压试件的应力-应变曲线与相同工况下反复受压试件的应力-应变包络曲线基本一致;加固前后试件的塑性残余应变和卸载应变均存在线性关系,且随着约束作用的加强,直线的斜率也随之增大。对Lam和Teng提出的FRP约束混凝土加卸载模型进行了修正,并对不同加固模式下GFRP管约束混凝土短柱在重复轴压下的卸载路径进行了预测,通过与试验结果对比发现,修正后模型与试验结果吻合较好。

      • 1
    • 考虑空间变异性的基坑降水支护开挖引起地面沉降的可靠度评估

      章润红, Anthony T.C. Goh, 周廷强, 仉文岗

      对于软黏土或残积土中的深基坑支护开挖,开挖后的地表沉降与基底隆起及挡墙变形密切相关,且受墙后地下水变化的显著影响。本研究提出了一种基于最新开发的简化对数回归模型的可靠性分析,用于预测地面最大沉降。采用考虑了土体空间变异性的方差缩减技术实现一阶可靠性方法(FORM),探讨了地面沉降超过既定阈值的概率。分析了关于空间平均的影响以及几个关键设计参数的影响,如挡墙的系统刚度,地面沉降阈值的大小,土体特性的变化系数以及地下水下降深度。本研究可为城市深基坑设计和支护提供参考依据。

      • 1
    • 预制-装配式多键群剪力键力学行为试验研究

      石璐, 范亮

      装配式钢-混组合结构在桥梁工程中使用日益广泛,其中预制-装配式集束群钉剪力键力学行为研究对装配式钢-混组合桥梁的安全应用有重要意义。为研究预制-装配式群钉连接件键群数量对剪力键受力特性的影响,开展了单键群及双键群装配式钉群剪力键推出加载试验,对比研究单键群和双键群试件的荷载滑移曲线、破坏形态及抗剪承载力,并结合三键群及四键群试件数值模拟,研究多键群下的装配式剪力键承载力折减效应。研究表明:单键群和双键群剪力键的破坏模式均为栓钉剪断,单键群试件的裂缝数量少于双键群试件;承载力折减效应随着键群数量的增多而增加;键群间受力不均匀现象随荷载增大逐渐显著;基于能量法分析了多键群间由于受力不均匀产生的多键群承载力折减效应,提出了多键群装配式剪力键承载力折减系数计算表达式。研究成果对于预制-装配式群钉剪力键在装配式组合梁中的应用提供了重要理论参考。

      • 1
    • 高强Q690钢柱高温下轴心受压局部稳定设计方法

      王卫永

      钢结构发生局部屈曲破坏时,屈曲应力小于钢材的屈服强度。为了研究高温下高强Q690钢柱的局部稳定性能,本文采用ABAQUS有限元软件建立经试验验证的有限元模型,考虑宽厚比、温度、初始缺陷、残余应力和翼缘与腹板之间的相互作用的影响,对高强Q690钢柱进行参数分析。研究结果表明:宽厚比对局部屈曲有显著影响,宽厚比的增大导致试件极限承载力的降低;初始缺陷和残余应力对局部屈曲应力有较大影响,并且随着温度的升高,试件的极限承载力明显下降。将有限元分析结果与GB50017-2017、Eurocode 3和ANSI /AISC 360-10中的设计方法进行比较,提出了适用于高强Q690钢柱高温下的局部稳定设计方法和宽厚比限值

      • 1
    • 考虑粘结应力传递抗弯加固锈蚀RC梁挠度计算方法研究

      唐皇, 彭建新, 王晗, 张建仁

      基于微元法思想,考虑了锈蚀钢筋与混凝土之间粘结应力的传递,以及粘结应力传递前后截面应变的相容性,建立了钢板和FRP抗弯加固锈蚀RC梁挠度计算模型。为了验证计算模型的正确性,本文对比分析了现有文献中和作者的试验结果,结果表明:在不同荷载等级下,考虑粘结应力传递模型钢板抗弯加固锈蚀RC梁的挠度计算结果与不考虑粘结应力传递模型相比更加接近试验值。前者极限荷载和对应极限挠度的误差范围为-0.6%-1.8%和-10.5-9.1%,后者极限荷载和对应极限挠度的误差范围为1.1%-6.1%和-11.4%--2.2%。本文的模型同样能较为精确地预测FRP材料(包括CFRP和BFRP)抗弯加固锈蚀RC梁的荷载-挠度曲线,极限荷载值的误差范围从-3.6%-4.2%,极限挠度误差范围为-4.2%-8.3%。

      • 1
    • 平面应变条件下基于Lade-Duncan强度准则中主应力条件的土压力问题及适用性研究

      孟天一, 张玉, 刘瑾, 赵阳, 杨倩, 丁潇, 范特佳

      针对实际工程中存在的大量挡土墙、基坑开挖等平面应变问题,考虑中主应力对强度的影响,将平面应变条件下Lade-Duncan强度准则的中主应力关系代入SMP、Lade-Duncan、AC-SMP 和广义 Mises强度准则中得到新的平面应变强度准则。据此建立了基于各强度准则的主、被动土压力计算公式,进而推广至粘性土,并将主、被动土压力理论计算值与实测值进行了对比分析。研究结果表明,Mohr-Coulomb强度准则因其未考虑中主应力的影响,致使计算结果相对实测情况偏于保守;SMP强度准则、Lade-Duncan强度准则考虑到中主应力对土压力大小的影响,计算结果相比Mohr-Coulomb强度准则更接近实测情况;AC-SMP强度准则、广义Mises强度准则在一定内摩擦角范围内可以描述挡土墙的土压力大小,但超出适用范围时,二者均不再适用于描述挡土墙的土压力大小;广义Mises强度准则在适用范围内的计算结果相比SMP强度准则、Lade-Duncan强度准则计算结果更接近实测数据。研究结果可为挡土结构上土压力的计算提供一定的理论指导。

      • 1
    • 机制砂和水玻璃改良膨胀土抗压和抗剪强度试验研究

      付相深, 王齐, 杨振北, 李贤, 汪时机

      以无侧限抗压强度及抗剪强度为主要分析指标,土样干密度为1.65g/cm3,含水率为15%,通过试验研究了不同掺量的机制砂和水玻璃改性对广西南宁地区膨胀土的无侧限抗压强度、刚度及抗剪强度的影响规律。试验结果表明,分别单独掺入时,无侧限抗压强度及刚度均随着掺量的增加而先增大后减小。机制砂的最佳掺量为10%,强度提高15.7%(控制掺砂粒径小于0.5mm),水玻璃(硅酸钠)的最佳掺量为1%,强度提高52.4%。但复合掺入时,机制砂会降低水玻璃的改良效果。通过试验进一步研究了机制砂的粒径大小对掺砂法改良效果的影响,结果表明,为提高膨胀土的强度,掺入机制砂的粒径不宜大于0.5mm。通过开展直剪试验,结合莫尔-库仑强度理论,两种方法均能提高该膨胀土的抗剪强度。研究成果验证了利用水玻璃改良膨胀土和用机制砂代替天然风化砂改良膨胀土的有效性,可为今后工程中膨胀土的改良提供参考。

      • 1
    • 絮凝-固化联合真空预压处理高含水率淤泥(浆)的试验研究

      徐志豪, 章荣军, 郑俊杰, 屠林伟

      絮凝-固化联合法(FSCM)是超高含水率疏浚泥浆(EHW-MS)的处理和循环利用的合理选择。然而,面向有对填料力学性能要求较高的资源化利用情形时,FSCM在固化效率上仍存在一定的局限性。鉴于此,在FSCM的基础上引入低位真空预压技术(VP),对EHW-MS的资源化利用以作路堤填料提出了一套新的技术方法——真空预压-絮凝-固化联合法(VP-FSCM),以达到淤泥浆深度脱水以提高固化效率的目的。通过开展一系列室内模型试验,来确定所提出的VP-FSCM的优越性,并探究其处理优势随等效初始含水率的变化规律;此外,结合微观测试手段,分析和论证了VP-FSCM的内在机理和可行性。结果显示,采用VP-FSCM能使试样的不排水抗剪强度最高提高至FSCM的1.65倍,并且强度优势稳定在1.2倍以上。其处理优势在微观层面上表现为C(A)SH凝胶、钙矾石等水化产物数量及发育程度得到明显提升,进一步填充与密实土体结构。

      • 1
    • 土体硬化模型参数试验研究及其在南昌地区基坑工程的应用

      刘伟煌, 朱怀龙, 贺斯进, 言建标, 徐长节

      基坑开挖数值分析的关键在于土体本构的选择和合理计算参数的选取,硬化模型(HS模型)是应用较为广泛的模型之一。首先,通过采用GDS空心扭剪试验仪(SS-HCA)和常规固结仪完成大量的室内试验,获取了南昌地区软土层的硬化本构模型(HS模型)参数,对各层土参数中模量之间的比例关系进行了探讨,并且将试验得到的结果与国内外文献的相关结果作了比较和总结。随后,运用PLAXIS有限元数值计算软件,对南昌某地下室深基坑工程进行了数值模拟,土体本构模型采用程序内置的HS模型。结果表明,围护桩深层水平位移的实测数据与数值计算结果基本吻合,验证了本文获取HS模型参数及方法适用于南昌地区基坑开挖的数值分析,具有工程参考和应用价值。

      • 1
    • 冲击映像法及其在超长距离顶管施工泥浆套检测中的应用

      林天翔, 叶冠林, 王祺, 冯少孔

      泥浆减阻技术是超长距离顶管施工中一项关键的技术手段,泥浆套厚度与工程质量息息相关。基于冲击映像法的基本原理,本研究提出了一种精确掌握顶管施工注浆充盈状况的快速检测方法,并通过模型试验和现场试验对检测方法的有效性进行了研究。根据模型试验结果,将归一化冲击响应强度作为反映泥浆充盈状况的评价指标,成功应用于苏州一大型引水工程中。研究表明:冲击映像法在检测泥浆套厚度方面较传统压力观测法有明显的优越性,有效提高了检测效率和高阻力区的识别能力,据此对泥浆薄弱区进行定点补浆,节约了施工成本,可在同类工程中推广使用。

      • 1
    • 基于多层次语义特征的建筑立面点云提取方法

      向泽君, 滕德贵, 袁长征, 龙川

      针对传统格网密度算法在建筑立面提取时评价标准单一、适应性不强的问题,综合建筑区各类典型地物的局部及整体空间特征,构建由点云单点语义、格网语义及区域语义组成的多层次语义特征描述子,提出了一种基于多层次语义特征的建筑立面点云提取方法。实验分析表明:该算法能在低层、高层以及超高层建筑区等不同场景海量点云中快速准确的实现建筑立面点云提取,算法精度、效率、适应性良好。

      • 1
    • 预制叠合板构件智能化识别与检测方法研究

      杨阳, 李青泽, 姚刚

      预制叠合板构件质量问题是导致施工现场预制构件不能顺利安装的重要因素之一。预制叠合板构件智能化检测方法可以对叠合板的尺寸、预留孔洞及预埋件位置进行快速检测。基于机器视觉和BIM技术的预制叠合板智能化检测技术,对3块预制叠合板试件进行了特征识别及分析。研究结果表明:该检测方法可以对预制叠合板构件进行图像摄取与图像预处理,并对其特征进行统计,识别预制叠合板尺寸信息,识别预留孔洞及预埋件的数量、尺寸及位置信息,进行快速检测,并判断构件是否合格,提高出厂构件的合格率,降低构件返厂率,从而减少施工成本,降低工期延误风险。

      • 1
    • 锰氧化菌激活及生物氧化锰去除乙炔基雌二醇

      翟俊, 夏亦寒, 成水平, 田雨, 王泉峰

      利用污水厂好氧污泥进行了锰氧化细菌的的激活实验,探究pH以及初始Mn2+浓度对激活效果的影响,同时采用高通量测序技术分析最优条件下激活前后微生物群落变化。在此基础上,利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)技术对产生的生物氧化锰进行了表征。最后研究了pH和投加量对生物氧化锰去除乙炔基雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)的影响。结果表明,pH=7,初始Mn2+浓度为1mM时,Mn2+氧化率7天内能达到83.3%,锰氧化菌激活效果最好。XRD结果表明,生物氧化锰主要含有MnO2、Mn3O4、Na3Mn(PO3)CO3三种成分。高通量测序结果表明,经过激活后芽孢杆菌属(0.75%)、不动杆菌属(1.26%)、假单胞菌属(1.36%)、鞘氨醇杆菌属(1.81%)、黄杆菌属(2.39%)、微杆菌属(2.97%)、气单胞菌属(7.35%)的丰度显著增加,典型的锰氧化细菌菌属总丰度达到17.89%。EE2在反应pH为4.0,生物氧化锰投加量为20mg/L的条件下去除效果最好,48h后EE2的去除率可达97.7%,其中生物氧化锰对EE2的去除率可达76.9%。

      • 1
    • 游离氨对活性污泥系统中硝化性能和硝化群落结构的影响

      姜婷婷 a, 王光杰b, 杨浩a, 吴常峰c, 孙洪伟a, 陈桐生d

      本实验建立了四个平行的SBR处理合成废水,游离氨(FA)浓度分别为0.5, 5, 10 and 15 mg/L,命名为S0.5,S5,S10和S15。四个系统的脱氮性能在整个实验过程中均很好(平均值为98.7%)。并且我们通过利用FA对亚硝酸氧化细菌(NOB)的抑制作用结合过程控制成功在S10和S15系统中实现短程硝化。在建立短程硝化途径的过程中,S10 的NAR在第79天迅速达到90.3%,S15的NAR在139天迅速达到90.5%。在S10的80-250天的和S15的140-250天的中,平均NAR分别稳定在98.8%和98.2%左右。16S rRNA基因的高通量测序技术在分析这些样本中硝化细菌的相对丰度和结构中发挥着越来越重要的作用。结果表明,AOB和NOB丰度的变化与我们的实验结果一致。FA不仅可以显着影响AOB和NOB的相对丰度,而且还可以抑制NOB活性。此外,我们发现较低的AOB含量在15 mgFA/L时具有较高的氨底物微生物利用能力。

      • 1
    • 污水反硝化脱氮工艺中外加碳源研究进展

      熊子康, 郑怀礼, 尚娟芳, 蒋君怡, 钟政, 赵瑞, 胡雅丹

      随着我国更加严格的氨氮污水排放标准的实施,我国大多数城镇污水处理厂出水氨氮难以达标的问题日益突出,其中碳源不足成为反硝化脱氮的主要制约因素。针对低碳氮比污水,需要额外投加碳源以强化反硝化脱氮。结合国内外对于反硝化外加碳源的研究成果,综述了以小分子有机物及糖类物质为主的传统碳源,以天然纤维素物质、人工合成高聚物、骨架型复合缓释碳源为主的新型固体碳源,和以工业废水、污泥及餐厨废弃物水解液等为主的新型液体碳源,分析了目前外加碳源研究和实际运用中存在的问题和挑战。结果表明,现阶段以传统碳源为基础研发的复合碳源更适合商业推广,而大多数新型碳源实际应用还存在各种问题,但其成本低、环保性高、应用广泛,值得深入研究。

      • 1
    • 矿渣基改性材料干化城市污泥效果及微观实验

      张发文, 何禹龙, 董明坤, 赵长民, 张雪娇

      通过不同掺入量和养护龄期下矿渣基改性剂对城市污泥含水率的影响,采用X射线衍射、扫描电镜和热分析方法表征了矿渣基改性材料和干化污泥的水化产物和微观结构,探讨了矿渣基改性材料对污泥干化的效果及机理。结果表明:随着掺量的增加和养护龄期的延长,污泥含水率大幅减少;在相同条件下,矿渣基改性剂对污泥的干化效果明显好于生石灰。微观实验表明:改性剂遇水后,矿渣玻璃体中的SiO2和Al2O3会在碱性条件下和污泥中的水发生水化反应生成水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,将大量自由水转化为结晶水,降低污泥中的含水率,同时也会填补污泥内部的孔隙,改变原污泥松散团聚的结构体系,使污泥牢固的联结成一个整体,有助于污泥的进一步资源化利用。

      • 1
    • 超高应变率下岩石的破坏机理

      赵高峰, 孙建华, 李世金, 张奔

      在这项工作中,通过对大理石的轻气枪试验进行完整的3D数值模拟,探索了岩石在超高应变率下的破坏机理。 大理石试样中两个应力计的实际应力信号被用作数值模拟的匹配目标。 我们的结果表明,在冲击压缩载荷下,介观水压破坏应该是大理石的主要破坏机理,而不是介观的剪切或拉伸破坏。 此外,我们发现,要在不同的冲击速度下重现大理石的合理实验数据,有必要使用考虑时间非局部效应的介观速率相关的破坏模型。 最后,通过对具有不同孔隙度的虚拟岩石样本进行进一步的气枪数值试验,结果表明,岩石的孔隙度越大,在冲击压缩载荷下的动态强度和动力效应越小。

      • 1
    • 预应力部分外包钢组合梁变形性能试验研究

      张鹏, 赵晓冬, 邓宇

      为探究预应力部分外包钢组合梁在竖向加载下的变形性能,对12片预应力部分外包钢组合梁进行竖向两点加载试验,探究其裂缝开展、挠度与延性性能等变形性能。本文采用分型维度理论对各试件裂缝开展情况进行分析;利用Euler梁理论与Timoshenko梁理论分别推导梁的挠曲线方程,进而推出梁的跨中挠度计算值;计算预应力部分外包钢组合梁位移延性系数、截面曲率延性系数与能量延性系数,并采用灰度关联分析法进行三种延性系数的影响因素分析。结果表明,施加一定程度预压应力的部分外包钢组合梁在破坏时裂缝开展最充分;基于Timoshenko梁理论的挠曲线方程与跨中挠度计算值最接近真实值;截面面积是试件位移延性系数与曲率延性系数最重要影响因素,而型钢锚固形式则为能量延性系数最重要影响因素。

      • 1
    • 基于遗传模拟退火算法的滑坡位移预测

      乔世范, 王超

      滑坡是一种常见的地质灾害,通常在复杂的地质条件下演化和发生,因此给社会和人类的生命财产安全造成了极大的危害。了解滑坡的发展规律,对灾害防治具有重要意义。在现有滑坡累积位移时间序列的基础上,提出了一种基于遗传模拟退火算法的滑坡位移预测方法。采用遗传模拟退火算法-BP神经网络对白水河滑坡预警区Z118观测点进行分析,利用前三个月的累积位移来预测第四个月的累积位移。分别与BP神经网络模型和Elman神经网络模型进行了比较。同时将遗传模拟退火算法的预测结果与支持向量机的结果进行了比较。研究结果表明,本文所建立的滑坡位移预测模型能有效地提高预测精度,为工程建设中的滑坡位移预测提供了参考。

      • 1
    • 受酸腐蚀砂岩的细观损伤特性分析

      霍润科, 王龙飞, 李曙光, 丁凡, 王国杰, 王保来, 梁国栋

      为了研究受酸腐蚀砂岩的微细观结构与宏观力学参数之间的相关性,基于物性试验及单轴力学试验,对不同pH值盐酸腐蚀不同阶段砂岩的质量和力学参数进行实时监测,借助于电镜图像处理技术,得到腐蚀砂岩孔隙结构特征参数,计算其孔隙分形维数,基于引申的Lemaitre应变等效原理,建立了基于孔隙率的化学损伤变量,推导出了砂岩的本构模型。结果表明:pH=1、pH=3的盐酸和pH=7的蒸馏水浸泡180d砂岩的质量分别损失1.22%,1.08%、0.57%,单轴抗压强度分别降低了52.93%,41.93%、27.11%,具有明显的时间效应;受酸腐蚀砂岩平均孔径随着腐蚀时间逐渐增加,孔隙分形维数整体呈增加趋势,砂岩的宏观力学参数劣化程度与砂岩质量损失率、微观孔隙率具有相关性,通过强度计算与试验结果对比分析,对该模型合理性进行了验证。

      • 1
    • 非均匀风下流线型箱梁悬索桥静风稳定性分析

      单秋伟, 张亮亮, 言志超, 杨建新

      大跨度悬索桥结构轻柔,风致响应明显。借助有限元方法,考虑悬索桥的几何非线性和位移荷载非线性,对非均风攻角来流沿主梁对称分布和非对称分布以及非均匀风速来流沿主梁对称分布和非对称分布时悬索桥的非线性静风稳定性展开研究。结果表明,正攻角来流会降低桥梁的静风失稳临界风速,负攻角来流有利于桥梁抵抗静风失稳,且负攻角来流对桥梁的静风稳定性的影响程度比正攻角来流的影响程度大;非均匀风攻角来流非对称分布时,可由小风攻角来流确定的静风失稳临界风速作为稳定性判断依据,非均匀风攻角来流对称分布时,可以选择平均攻角来流来衡量桥梁的静风稳定性。非均匀风速来流对桥梁的静风稳定性有不利影响,且非均匀风速来流对称分布时的影响比非均匀风速来流非对称分布时的影响更大。在不同初始攻角下,这类来流对桥梁静风稳定性有着相似的影响,桥梁的静风失稳临界风速均随着风速非均匀程度增大而减小。

      • 1
    • 多胺螯合纳米纤维高效去除Pb(Ⅱ)的特性与机制

      范佩, 邱金丽, 于伟华, 李杰, 刘福强

      优选二乙烯三胺(DETA)作为胺化试剂对聚丙烯腈(PAN)纳米纤维进行改性,制备多胺纳米纤维吸附剂D-PAN,探究对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制。文章对D-PAN进行SEM、BET、FTIR和XPS表征,并通过实验研究溶液初始pH、接触时间、温度、无机盐等因素对D-PAN吸附过程的影响。结果表明:多胺基团被成功引入D-PAN的三维网络中,多孔道结构有利于改善D-PAN对Pb(Ⅱ)的吸附性能。pH=5.0时D-PAN对Pb(Ⅱ)的静态吸附性能最优,由Langmuir模型拟合获得的最大吸附容量高达1.73 mmol/g,准一级动力学速率常数高达0.06 min-1。含盐体系中D-PAN对Pb(Ⅱ)的吸附量可提高近1倍,“盐促”效应显著。结合XPS和DFT结果分析,多胺基团中N原子可与Pb(Ⅱ)形成双齿和三齿螯合物。多次再生利用性能显示D-PAN结构性能具有优良的稳定性。可见,D-PAN具有吸附快、容量大、易再生等优点,具有广阔应用前景。

      • 1
    • 考虑管道剪切效应的隧道下穿引起既有管道竖向位移的简化计算方法

      管凌霄, 徐长节, 可文海, 马锡海, 徐立明, 虞巍巍

      采用两阶段法推导了考虑管道剪切效应时,盾构隧道下穿施工引起既有管道竖向位移的解析解。在第一阶段采用Loganathan公式计算盾构隧道下穿管道施工引起的管道轴线处土体竖向位移,第二阶段采用考虑剪切效应的Timoshenko梁模型模拟管道,并结合叠加法对管道位移控制方程进行求解,提出了简化计算方法。通过与工程监测、既有文献结果及离心机试验数据的对比,验证了本文方法的正确性,并进一步分析了管—土弹性模量比、管道直径以及管道剪切刚度变化对管道变形的影响。分析结果表明:随着管—土弹性模量比、管道直径的增大,管道的竖向最大位移值减小;管道剪切刚度对管道位移存在较大影响,剪切刚度减小可导致管道最大位移值增大。

      • 1
    • 增湿条件下膨胀土隧道围岩稳定性研究

      罗文俊, 陈纤, 杨小礼

      增湿条件下,膨胀土的强度参数会降低以及产生膨胀力,在两者的共同作用下,膨胀土隧道围岩稳定性会严重降低,因此研究增湿条件下膨胀土隧道围岩变形和衬砌受力非常有必要。文章采用室内试验和数值模拟的方法对膨胀土隧道围岩稳定性进行研究,首先对不同含水率的重塑膨胀土进行剪切实验,得出摩擦角、粘聚力与含水率的拟合关系式,然后运用ABAQUS有限元软件对膨胀土隧道开挖过程进行仿真分析,并利用温度场模块模拟隧道围岩增湿膨胀,得出隧道增湿前后应力与位移的变化规律,同时设计正交试验,分析各因素对膨胀土隧道稳定性的影响。研究结果表明:围岩增湿之后,围岩的拱腰处应力值增加明显,拱顶和拱底处应力值减小;衬砌的拱底处纵向位移值增加,拱顶处纵向位移值减小。通过设计正交试验,采用极差和方差分析得到对膨胀土隧道围岩稳定性影响最大的因素为增湿强度,其次为覆跨比、膨胀厚度和膨胀系数。研究结果可为膨胀土隧道的施工安全和设计优化提供依据。

      • 1
    • 降雨循环条件下高切坡稳定性演化过程及预测方法分析

      靳红华, 王林峰

      为进一步揭示降雨循环条件下基岩型台阶状高切坡的降雨入渗及稳定性演化过程,以乐西高速马边至昭觉段某粉质黏土覆盖层基岩型台阶状高切坡为研究对象,通过开展室内干湿循环试验建立了土体抗剪强度参数劣化数学模型;利用Geo-studio数值模拟软件开展了多工况降雨循环下高切坡降雨入渗过程研究,揭示了不同降雨循环工况下及雨后高切坡内部渗流场及稳定性变化规律,建立了降雨型高切坡稳定系数逐年劣化方程;结合室内试验及数值模拟结果,建立了该类高切坡稳定系数预测方法。研究结果表明:降雨入渗过程中高切坡潜在滑移面形状及位置并不发生明显变化,且表现为高切坡深处圆弧面及基岩积水面的组合型滑面;相同降雨时间内高切坡降雨入渗深度及稳定性劣化幅度与降雨强度成正相关;高切坡稳定性劣化效应与降雨循环次数成负相关;高切坡降雨入渗深度或入渗总量越大,雨后高切坡稳定系数回升越小;高切坡稳定系数劣化系数采用土体抗剪强度参数劣化系数平均值较为安全合理,本文所建降雨型高切坡稳定系数预测方法具有较高的精度。研究结果对反复循环周期性降雨工况下高切坡稳定性评价、预测预报及防治工作具有重要的科学指导意义及实用价值。

      • 1
    • 能量桩群桩基础沉降特性分析

      张沛, 石雨恒, 费康

      基于荷载传递法,考虑桩-桩相互作用并引入Pyke准则模拟桩土界面上的加卸载行为,以及确定桩土相互作用模型参数,从而建立了能量桩双桩基础的沉降特性分析方法,并推广到能量桩群桩。通过与文献中实验数据的对比分析,验证了所提方法的可靠性。结合算例,利用该方法对在纯力学荷载,纯温度荷载以及热力耦合作用下的能量桩群桩基础沉降特性进行分析。结果表明:力学荷载作用下,群桩位移比随着桩顶荷载水平的增大而减小;温度荷载作用下,群桩桩顶位移方向一致;热力耦合作用下,群桩的桩顶位移情况与具体的桩顶荷载水平和桩身温度增量有关。在桩顶荷载较小时升温,可能会出现单桩桩顶上抬而群桩桩顶下沉的情况。

      • 1
    • 火灾后SRC柱-RC梁框架结构反复加载试验

      李俊华, 周春恒, 张磊, 黄梦迪

      对一个SRC柱-RC梁框架在火灾后和另一个比较框架在常温下进行了低周反复加载试验,研究了该框架的火灾后性能,评价了框架的承载力、刚度退化、延性、耗能能力、累积损伤,同时对P-△效应进行了分析。试验结果表明,与未暴露火灾的SRC柱-RC梁框架相比,火灾后SRC柱-RC梁框架的承载力降低、刚度减小、延性系数下降、累积损伤增大,且P-△效应更为明显。由于框架柱截面中有核心钢的存在,SRC柱-RC梁框架在火灾后的滞回曲线仍保持饱满,破坏前的承载力可以保持在较高的水平,依然表现出良好的耗能能力。其塑性极限转动超过0.04rad,可以满足我国抗震设计规范的要求。

      • 1
    • PTES-稻壳灰超疏水涂层提高生土材料耐水性效果评价

      王闰铠, 刘士雨, 董博文

      利用溶胶?凝胶法,将PTES和稻壳灰制备成生土建筑外墙的防水涂层。试验证明该方法可以有效地提高生土材料表面的耐水性并具有一定的耐久性,PTES和稻壳灰含量越高,效果越好,但含量过高会造成表面颜色的变化。

      • 1
    • 新型冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖耐火性能研究

      王卫永

      冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖主要由上部压型钢板-混凝土组合楼板和下部冷弯薄壁型钢拼合梁组成,当楼盖下侧发生火灾时,冷弯薄壁型钢梁和压型钢板会直接受火;为提升组合楼盖的耐火性能,在型钢梁的下翼缘固定防火板材,形成防火保护层,从而提出一种新型冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖。然而加入防火保护层后,楼盖的温度分布、变形和耐火极限均发生改变,所以新型楼盖的耐火性能有待研究。本文建立简化的三维楼盖有限元模型,分析了混凝土板厚、梁高、荷载比和防火保护类型对新型楼盖耐火性能的影响,发现压型钢板板肋方向与钢梁垂直的楼盖,钢梁同一高度处的温度沿跨度方向基本一致,仅沿高度方向不均匀;适当增加混凝土板厚对耐火极限提升较小。另外得出不同截面尺寸的楼盖在0.2~0.5荷载比下的受火侧翼缘临界温度,以及不同防火保护类型楼盖的受火侧翼缘时间-温度曲线,用于估算该类楼盖的耐火极限。

      • 1
    • 堆石料的三维应力分数阶本构模型

      吉华, 孙逸飞

      为了合理反映粗粒土的状态依赖非关联应力应变特性,应力分数阶塑性力学模型被提出。然而,之前所建立的模型是基于三轴试验结果,无法对堆石料真三轴条件下的应力应变特性进行预测。为解决这一问题,基于特征应力法对已有分数阶塑性力学模型进行了完善,使得模型可以预测堆石料在真三维应力作用下的应力应变特性。为验证模型的合理性,进一步选取不同初始状态条件下堆石料的真三轴压缩试验数据,对模型进行了验证,发现:三维化后的分数阶岩土塑性力学模型可以合理地模拟不同初始状态的堆石料在真三轴压缩条件下的应力应变行为。与传统塑性力学模型相比,所提出的分数阶塑性模型在描述堆石料非关联流动时,不需要额外引入塑性势函数,仅需要对已有屈服面求解分数阶导数即可;此外,模型在特征应力空间中推导完再映射到原应力空间,即可描述土体的三维强度特性,而无需额外采用三维强度准则。

      • 1
    • CO2强化再生骨料的表征及其环境效益评价

      高越青, 潘碧豪, 梁超锋, 肖建庄, 何智海

      CO2强化不同品质和粒径再生骨料的表征并不系统和完善。本文在约20%CO2浓度和自然环境压力下,考虑再生粗骨料(RCA)品质和粒径的影响,试验测试了CO2强化再生骨料(CRCA)的碳化率、CO2吸收率?碱度、残留CO2气体含量、吸水率及CO2强化再生骨料混凝土(CRAC)的抗压强度和抗氯离子渗透性,综合评价了CO2强化再生骨料的环境效益。结果表明,CO2强化再生骨料的碳化率和CO2吸收率随再生骨料水灰比的增加而增加;CO2强化显著降低再生骨料的碱度,且CO2强化再生骨料粒径越小、水灰比越低,其残留CO2气体越多;CO2强化再生骨料显著降低其吸水率,明显提升CO2强化再生骨料混凝土的强度和抗氯离子渗透性能。CO2强化再生骨料既可吸收CO2气体,又可因CO2强化再生骨料混凝土性能提升而减少材料用量所致CO2排放减小,具有良好的环境效益。

      • 1
    • 大锚片螺旋锚在粉质黏土中的下压承载性能研究

      屈讼昭, 郭咏华, 王仪, 张斌, 张建明, 孙清

      为了研究大锚片螺旋锚在粉质黏土中竖向受压荷载下的受力性能,基于螺旋锚现场静载试验,讨论了国内外确定其极限承载力方法的差异;针对螺旋锚建立精细化有限元模型,模型中考虑了螺旋锚对周边土的挤压效应,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证有限元模型的合理性;基于验证的有限元模型,分析不同荷载等级下沿基础深度范围内的锚杆内力和侧摩阻力的变化规律,以及侧阻和锚片端阻承担荷载的比例关系。研究结果表明:国内lgP-s方法用来确定大锚片螺旋锚基础极限受压承载力较合适;螺旋锚与土之间摩阻力随着下压位移的增加而增大,锚片附近区域的摩阻力由于锚片变形而发生较大的波动;螺旋锚锚片分担荷载的比例占据螺旋锚基础受荷的75%以上,各个锚片间分担荷载比例最大差异约为6%,锚杆端阻可忽略不计。

      • 1
    • 实测下击暴流风场特性分析

      陈超豪, 王子茹, 霍林生, 黄国庆

      目前下击暴流风场特性的研究大多是围绕风速模型和部分风场特性展开,对于风场特性与平均风速之间的关系、不同风场特性之间的相关性以及与大地边界层近地风特性的比较研究,涉及甚少。基于下击暴流实测风速数据,运用滑移平均法提取了下击暴流的时变平均风速,进而获得脉动风速。在此基础上,研究了下击暴流的紊流度、紊流积分尺度和阵风因子的特性,并就以上3种特性与平均风速的关系,以及3种特性之间的相关性展开了分析。研究结果表明:(1)下击暴流的紊流度、紊流积分尺度以及阵风因子均大于相应场地类别下,相同高度处大气边界层近地风的对应风场特性;(2)下击暴流的紊流度与平均风速之间,以及紊流积分尺度和紊流度之间均存在负相关性,而紊流积分尺度与平均风速之间,以及阵风因子与紊流度之间则都表现为正相关; (3)低矮建筑的抗风设计,应重点考虑下击暴流脉动成分的影响,而高层建筑和高耸结构的抗风设计,应重点关注下击暴流气流涡旋的威胁;(4)相比大气边界层近地风,下击暴流容易产生更大的瞬时极值风速,会对工程结构构成更大的威胁。

      • 1
    • 超高层混合结构增量动力分析的地震动强度指标

      邓晖, 付志旭, 傅冠翔

      介绍了建筑结构增量动力分析的地震动强度指标有效性的研究现状,在已有研究成果基础上提出了适用于超高层建筑结构增量动力分析的地震动强度指标`Sa%;以实际超高层为算例,使用PERFORM-3D弹塑性分析软件建立非线性模型并进行增量动力分析,根据各类地震动强度指标的计算结果进行离散性分析,验证了本文提出的`S90%在用于超高层结构的增量动力分析时会有效减少计算数据的离散性。

      • 1
    • 土石路堤压实质量控制与碾压动力响应模拟分析

      李泽闯, 程培峰, 胡志文, 郑俊杰

      本文以国道丹阿公路省界(珲春)至东宁段改扩建工程为依托,选取具有代表性的土石混填路堤施工路段,研究得到不同松铺厚度、不同碾压遍数下土石路堤变形与压实特性,采用沉降差控制指标确定以强、中风化凝灰岩为主要填料的土石路堤压实现场施工工艺;同时采用便携式落锤弯沉仪(PFWD)对土石路堤动回弹模量Evd进行检测,将每遍碾压后土石路堤的Evd值与沉降差做线性拟合,拟合后的相关系数都在0.86以上,说明Evd值与沉降差有良好的线性相关性;并运用有限元理论建立土石路堤三维数值模型进行振动荷载作用下路堤动力响应分析,分析了振动压路机对路基的压实效果及影响深度,发现竖向动应力沿深度方向衰减速度有先快后慢的趋势,32吨压路机振动压实过程可对下压实填层有反复补强压实作用,通过方差分析得到压路机振动频率因素对土石混填路堤振动压实影响的显著程度大于振幅激振力因素。

      • 1
    • EICP-木质素联合固化粉土的无侧限抗压强度试验研究

      张建伟, 王小锯, 李贝贝, 韩 一, 边汉亮

      • 1
    • 纤维对水泥土加固效果影响的试验研究

      牛雷, 徐丽娜, 郑俊杰

      将短切玄武岩纤维和水泥掺入取自长春地区的黄土中,进行了无侧限抗压强度试验。主要研究纤维掺量、纤维长度对纤维水泥土无侧限抗压强度特性的影响。试验结果表明,同一纤维质量掺入比下,随着纤维长度的增加,纤维水泥土抗压强度大体呈上凸型曲线形式,曲线最终趋于无纤维掺入的水泥土强度,说明纤维分布均匀性和纤维分布密度对强度影响较大;同一纤维长度下,纤维水泥土强度随纤维质量掺入比的增大呈波浪型曲线形式发展,第1次波峰值大于第2次波峰值,曲线最终趋于某个固定值,在工程实际应用中,可采用初次波峰的掺入量进行水泥土加固,达到预期加固效果的同时,能够大幅降低工程造价;同时,要充分考虑搅拌不均匀性对水泥土强度带来的影响,且不宜采用过长的纤维进行加固,一方面容易形成集束现象,另一方面容易连挂在搅拌器械上。

      • 1
    • 地震作用下相邻结构复合被动控制研究

      张尚荣, 胡宇琛, 谭平, 刘芳兰, 邓海瑞

      在相邻隔震结构等效双体单自由度简化模型间设立Kelvin型被动控制单元,基于Kanai-Tajimi谱随机地震动模型,以结构振动总能量最小为优化控制目标,分析得到连接控制参数对控制效果的影响规律及最优控制参数,并基于等效双体单自由度模型计算得到相邻高层隔震结构间连接控制最优参数,分别从时域和频域角度推导得到了相邻高层隔震结构控制的随机响应表达式,讨论分析了连接控制装置在不同布置方案下,对结构自振特性和随机响应的影响,并通过数值分析证实了该种控制方法良好的控制效果,表明该种控制方法应用于相邻隔震结构间的有效性和良好的鲁棒性,为后续该类结构复合被动控制体系的研究提供参考。

      • 1
    • 初始渗流场对渣土场边坡降雨入渗特征及其稳定性的影响

      李丞, 蔡立明, 张伟锋, 侯建香, 董凯, 苏立君

      渣土场是容纳弃土和弃渣的主要场所,由于堆填材料和压实方法的差异性,研究初始渗流场对计算渣土场边坡的降雨入渗特征及其稳定性的影响具有现实意义。为此,以深圳市部九窝渣土场边坡为研究对象,运用非饱和渗流原理和非饱和土强度理论建立数值计算模型,设计了不同初始渗流条件和不同降雨强度的计算方案,揭示了渣土场边坡降雨作用下的渗流特征及其安全系数变化规律。结果表明:初始渗流场和降雨强度对渣土场边坡的降雨入渗特征和稳定性影响显著;竖直方向流速峰值和孔隙水压力上升速率与初始基质吸力呈正相关关系;当降雨强度为3.5 mm/h,监测点1在初始基质吸力为-25 kPa、-50 kPa和-75 kPa时分别达到饱和的时间为10.9 h、20.2 h和25.5 h;竖直方向流速、体积含水率上升速度和孔隙水压力上升速率与降雨强度呈正相关关系;在初始基质吸力为-25 kPa和降雨强度为3.5 mm/h情况下,渣土场边坡安全系数下降明显,需要采取必要的工程措施。

      • 1
    • 基于新型流形法的三维应力强度因子求解

      祁勇峰

      为保证在裂纹尖端具有最佳的逼近,裂纹尖端的解析解与其周边数值解联合应用的新型流形法用来求解应力强度因子,但仅限于平面问题的Ⅰ型和Ⅱ型裂纹。沿用解析解与数值解联合应用的思路,以三维穿透直裂纹为研究对象,在裂纹尖端引入Williams解析解级数,应用解析覆盖与周边数值覆盖联合求解三维应力强度因子,相对于其它数值方法而言计算精度高。推导相应的刚度矩阵和应变矩阵的具体表达式,通过典型算例验证了方法解决三维应力强度因子精确求解的有效性。

      • 1
    • 巴基斯坦北部吉贾尔-帕坦喀喇昆仑公路沿线落石和边坡稳定性数值研究

      Izaz Ali, 苏立君, Aamir Asghar, Mehtab Alam, 刘振宇, 董志博, Hamid Faiz

      作为中巴经济走廊的重要通道,喀喇昆仑公路沿线广泛存在因构造运动和降雨触发的落石和不稳定边坡。本文通过使用数值软件(DIPS, GeoRock 2D and SLIDE)对巴基斯坦北部吉贾尔-帕坦喀喇昆仑公路沿线的落石和边坡稳定性进行了数值研究。本文以喀喇昆仑公路沿线的两处典型边坡为例来研究落石和边坡非稳定性机理。四级节理的赤平极射投影分析表明:两处断面均易产生平面和楔形边坡破坏。基于极限平衡理论,静力条件下,0.917安全系数表明断面1边坡处于不稳定状态,而断面2边坡的安全系数为1.131,处于欠稳定状态。然而,地震条件下,两处断面的边坡安全系数均小于1,均处于不稳定状态。GeoRock 2D研究结果表明断面1和断面2边坡的落石回弹高度分别为33米和29米。断面1边坡的落石速度在0.5米/秒至44米/秒,总动能达到1135.099 kJ。而断面2边坡的落石具有每秒0.5米至40.901米的速度和973.012 kJ的破坏能力。本研究表明了喀喇昆仑公路沿线落石和滑坡具有极大的破坏能力,其研究结果将为落石和滑坡对策设计提供参考。

      • 1
    • 层状地基中考虑桩端应力泡形扩散的单桩沉降计算

      王立兴, 吴文兵, 杨晓燕, 张云鹏, 王奎华

      基于虚土桩模型,研究了桩端应力扩散效应对单桩沉降的影响。首先,结合虚土桩模型和Boussinesq解,提出了考虑桩端应力泡形扩散的应力泡形虚土桩模型来考虑桩端土对桩的支承作用。然后,利用荷载传递法,对桩周土采用双折线模型,推导得到了层状地基中考虑桩端应力泡性扩散的单桩沉降解析解。进一步,讨论了弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、附加应力值等参数对单桩沉降的影响。最后,结合工程实测数据,将本文方法与规范法及现有理论解进行对比,验证了本文方法的合理性。应力泡形虚土桩模型的最大优势在于能够较严格地给出桩端应力扩散边界,因而具有更广泛的工程应用意义。

      • 1
    • 湿地环境中微塑料分布及检测方法研究进展

      翟俊, 晏记侠, 饶逸飞, 杨通

      微塑料是一种难降解的新兴污染物,广泛分布于海洋、淡水、土壤及湿地系统,对生态环境造成潜在的巨大威胁。湿地是生态环境的重要组成部分,在维持生物多样性方面发挥着重要作用,因此微塑料可能对湿地物种多样性构成威胁。本文系统综述了微塑料在湿地系统中的分布特征及存在形式,分析了微塑料对湿地系统动物、植物及微生物的毒理学影响,总结了湿地系统微塑料的分析检测方法,并对湿地系统中微塑料未来研究的重点进行了展望。

      • 1
    • 不同平均主应力条件下重塑黄土的应力应变特性

      刘红, 张吾渝, 冯永珍, 王鹏

      利用英国GDS空心圆柱扭剪仪,对青海重塑黄土在不同平均主应力条件下进行了一系列定向剪切试验,研究了平均主应力对青海重塑黄土应力应变特性的影响。试验保持中主应力系数b不变,在不同平均主应力条件下,将重塑黄土试样分别进行主应力轴未发生旋转和旋转45°的两种剪切破坏应力路径。实验结果表明:平均主应力和主应力方向角对重塑黄土的强度和变形有着显著影响;重塑黄土在大主应力方向角等于45°剪切破坏时峰值八面体剪应力与平均主应力成线性关系,重塑黄土破坏时所产生的八面体剪应变发展趋势基本相同;剪切过程中重塑黄土的大主应变和小主应变成对称发展,破坏时中主应变只有小幅度增长。当八面体剪应力-应变曲线没有出现峰值时,建议采用八面体剪应变为15%对应的八面体剪应力作为重塑黄土的破化标准。

      • 1
    • 石墨烯增强传统砂岩文物修复材料性能研究

      乔榛, 王捷, 孙博, 王逢睿, 丁梓涵, 杨天宇

      川渝地区分布有8000余处石窟和摩崖造像,大部分凿刻于砂岩中,长期环境作用导致砂岩性能劣化,对赋存文化遗产的安全造成威胁。为了提升传统砂岩文物修复材料的性能,将石墨烯纳米片加入传统修复材料中,运用传统工艺制备出“CH@G”灰浆。研究结果表明,加入石墨烯纳米片的CH@G灰浆,其力学性能和体积稳定性较传统材料明显提高。当石墨烯纳米片的添加量为0.07wt%时,样品力学性能最佳,56d抗压强度、抗折强度和抗拉强度分别为4.21MPa、2.21MPa和0.47MPa,相对于传统修复材料,强度分别提升了7.36%、19.46%和51.61%。FT-IR、Raman和XRD结果表明,石墨烯纳米片对固化反应产物影响较小,并且可以在早期加速水化反应,从而提升早期强度。SEM结果表明,石墨烯纳米片作为一种调节相,促使灰浆形成均匀致密的微观结构。

      • 1
    • 竖向荷载下砖石古塔损伤性能研究

      卢俊龙, 李传立, 韩鑫, 王振山

      本文研究了古砖塔结构的受压力学性能。以玄奘塔首层为原结构,分别采用原砖、1/4模型砖和1/8模型砖制作了3个1/8缩尺结构模型,进行受压试验,观测加载过程中结构裂缝发展特征,测试了结构荷载、位移及应变;并通过数值模拟,对比了3个模型受力及破坏形式,分析了古砖塔的受压破坏机理和损伤变化。研究结果表明:砖塔受压破坏过程包含沿灰缝开裂、裂缝扩展和延伸、裂缝贯通破坏3个阶段;塔体破坏始于四角顶部,随荷载增加逐渐向下扩展并贯通,形成小截面砖柱,砖柱失稳导致结构破坏;塔壁沿平面内及平面外产生水平向变形,部分砖块开裂,因砖块尺寸不同导致模型的初始损伤及刚度不同,开裂荷载和极限承载能力随砌块尺寸减小而降低,应变随块体尺寸减小而增大,并根据模型的整体变形和局部块体变形特点,分析古塔的受压破坏机制,计算出古塔受压下损伤演化趋势,研究结果为古砖塔结构的安全鉴定提供参考。

      • 1
    • 基于神经网络的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力研究

      郭文烨, 张健新

      神经网络(ANN)模型作为土木工程领域中一种有效的方法能够用于解决复杂的问题。基于试验数据采用神经网络对钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力进行预测。收集120160个钢筋混凝土剪力墙在低周往复荷载下的试验数据,建立其数据库。选取100140个试验样本对ANN模型进行训练,20个试验样本进行测试验证。ANN1和ANN2有14个输入参数:混凝土抗压强度、剪跨比、轴压比、竖向钢筋强度、横向钢筋强度、墙体竖向分布钢筋配筋率、墙体水平分布钢筋配筋率、边缘构件纵向钢筋配筋率、边缘构件横向钢筋配筋率、边缘构件与截面面积比、截面高厚比、总截面面积、墙高和截面形状。其输入数据分别被归一化到区间[0, 1]和[0.1, 0.9]。两个模型的输出数据均为剪力。对比分析ANN模型预测的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力与采用规范GB50011和ACI318-14公式计算的抗剪承载力,神经网络模型能够精确地预测钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力,具有较好的预测和泛化能力。

      • 1
    • 既有砌体结构抗压强度的贝叶斯推断

      倪玉双

      基于贝叶斯理论,推断既有砌体结构的抗压强度。将现场原位轴压法测试的砌体抗压强度作为先验信息,同时利用块体和砂浆回弹法检测强度的推定值,按照GB50003-2011《砌体结构设计规范》中的砌体抗压强度计算公式构造似然函数,联合先验信息和似然函数,推导既有砌体结构抗压强度的后验分布,研究结果表明通过后验分布可得到综合各种信息的既有砌体结构抗压强度的合理推断值。且已建立的后验分布可作为下一次抗压强度贝叶斯推断的先验信息,可实现既有砌体结构抗压强度值的动态长期观测,为砌体结构的定期维修和加固提供依据,为砌体结构的可持续发展提供基础。

      • 1
    • 纳米碳纤维增强混凝土介电特性研究

      王志航, 许金余, 吴云泉, 黄哲, 夏伟, 孟欣

      为研究纳米碳纤维增强混凝土的介电特性,发现纳米碳纤维增强混凝土对电磁波的反射与损耗规律,采用波导法测试纤维掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%的纳米碳纤维增强混凝土在1.7 GHz~2.6 GHz频率范围内的介电常数。分别从相对复介电常数实部,相对复介电常数虚部,损耗角正切等方面分析了纤维掺量、频率对纳米碳纤维增强混凝土介电特性的影响。同时,对比分析0.3%纤维掺量下纳米碳纤维和普通碳纤维对混凝土材料介电特性的影响。试验结果表明:纳米碳纤维的掺加提高了混凝土材料相对复介电常数实部、虚部、损耗角正切,增强了混凝土材料对电磁波的损耗能力;纤维掺量越大,纳米碳纤维增强混凝土介电特性越强,对电磁波的损耗能力越大;纳米碳纤维对混凝土材料介电特性的提高效果强于碳纤维。

      • 1
    • 循环荷载下橡胶混凝土的断裂特性

      徐颖, 卜静武, 刘雨夕, 徐英才

      为了研究了循环荷载下橡胶掺量对混凝土断裂力学性能的影响,本文对五种不同橡胶掺量(0,5%,10%,15%,20%)的带缺口混凝土梁分别开展了单调和循环加载断裂试验。根据断裂试验获得的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线计算了橡胶混凝土的断裂能和耗散能,结合典型橡胶混凝土试件的破坏形态,综合分析了加载工况及橡胶颗粒掺量对混凝土断裂力学性能及能量耗散的影响规律。研究结果表明,随着橡胶掺量的增加,橡胶混凝土强度和弹性模量逐渐降低,而断裂能值逐渐增大。在循环加载工况下,混凝土耗散能随循环加载过程的持续逐渐累积过程与裂缝口张开位移的累积过程类似,损伤破坏过程呈现“三阶段”特征。总耗散能随橡胶掺量增加而增加,但始终不超过其断裂能。

      • 1
    • 带翼缘剪力墙考虑剪切变形和弯剪相互作用的数值模型研究

      张品乐, 何尧琼, 张淦, 刘俊雄, 张智吉

      本文提出了一种考虑剪切变形和弯剪耦合效应的基于柔度法的有限元模型。对T形和L形剪力墙试件进行了拟静力试验,验证了模型的正确性。试验结果表明,所有试件的破坏形态为无翼缘腹板端部混凝土压碎、纵筋压曲的弯曲破坏。增强无翼缘腹板端部约束边缘构件约束,可以防止其受压过早破坏。由于腹板和翼缘相交处未观察到明显的混凝土剥落现象,腹板和翼缘相交处的约束边缘构件设计可以适当放宽。随着剪跨比的减小,试件延性明显降低。当翼缘处于受拉时,试件表现出较高的强度、刚度和较低的延性。基于该模型对钢筋混凝土带翼缘剪力墙的拟静力试验进行了非线性数值模拟分析,分析结果与试验结果吻合较好,表明该模型能够较好的模拟钢筋混凝土带翼缘剪力墙的非线性性能。

      • 1
    • 隔水帷幕对深基坑降水开挖变形控制影响

      陈凌铜, 朱丹, 杨超, 曾怡婷, 徐长节

      依托杭州沿江大道地下综合管廊深基坑工程,土体采用HSS模型进行有限元数值模拟,分析基坑降水开挖下基坑及邻近管线的变形,模拟结果与监测结果吻合较好,验证了有限元计算模型和参数选取的合理性,基于模拟提出了隔断式基坑降水优化方案,并研究了稳态渗流下隔水帷幕插入深度不同时基坑及邻近管线的变形响应。研究表明:随着悬挂式隔水帷幕深度加深,坑内外水头差线性增大,围护结构侧移峰值线性增大,管线竖向位移、坑外地表沉降线性减小;隔断式隔水帷幕比起悬挂式隔水帷幕对控制基坑降水引起的坑外地表沉降及邻近管线变形均有着显著优势,但对于围护结构变形控制更为不利。

      • 1
    • 玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压徐变性能研究

      张霓, 郑晨阳, 羡丽娜, 王连广

      为研究玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴心受压徐变性能的影响,本文根据该空心柱在轴压下的受力特点,对空心柱的受力性能进行分析,建立适用于玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压徐变公式。编制徐变分析程序计算徐变应变与时间关系曲线,并通过已有试验验证徐变程序的正确性。在此基础上,计算分析作用荷载、玻璃纤维管管壁厚度、混凝土强度等级及空心率等主要设计参数对其徐变性能的影响。结果表明:在荷载作用初期(28天内),空心柱的徐变增长较快,28天后增长速度相对缓慢,大约6个月后趋于稳定。对玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压徐变影响最大的是作用荷载,其次是玻璃纤维管管壁厚度,混凝土强度等级和空心率对徐变影响相对较小,该结论可为工程实践提供参考。

      • 1
    • 邻近高耸建筑对小区风环境影响试验研究

      唐春朝, 韩艳, 沈炼, 李春光, 蔡春声

      风环境是评价人居生活质量好坏的重要指标,近年来随着国民经济的快速发展,越来越多的高耸楼宇应运而生,这些楼宇会较大程度改变已有小区风环境,给小区居民正常生活带来困扰,而当前对该问题的针对性研究还十分匮乏。文中以长沙通用时代国际社区为研究背景,利用大尺度风洞(10m×3m×21m)对新增高耸建筑后的小区风环境进行了全方位,多工况试验研究,并基于超越概率法对有无新增高耸建筑小区风环境舒适度与危险度进行了定量评估。研究结论显示:城市小区平均风剖面与湍流度剖面指数值要远高于规范值,表明城市小区具有较大的地表粗糙度。新增高耸建筑会显著改变其邻近区域风环境,如高耸建筑对通用时代小区100 m、200 m和300m范围内平均风速分别造成了25%、6%和2%的加速作用,在增加高耸建筑后小区风环境舒适度与危险度超越概率最大值分别增加了2倍和6倍。

      • 1
    • 腐解稻草DOM提取液洗脱六价铬污染土壤试验研究

      张文艺

      我国一些工矿企业产生的铬渣、含铬废水由于管理不善,导致土壤铬污染严重,迫切需要寻求低成本铬污染土壤修复技术。本研究提出了一种腐解稻草中溶解性有机质(DOM)提取液洗脱铬污染土壤的技术,通过实验室模拟试验,采用振荡淋洗法考察了固液比、淋洗时间、淋洗次数等因素对土壤中总铬、六价铬洗脱效果的影响,并探讨了淋洗前后铬形态变化及淋洗后土壤残留六价铬的持续钝化能力。研究结果表明:稻草经35天腐解后的DOM提取液洗脱土壤中铬效果最佳,确定为最佳淋洗剂;固液比1:15,淋洗4 h/次,淋洗2次为最佳淋洗工艺条件,该条件下,土壤总铬含量分别洗脱了47.79%、85.92%,六价铬含量分别削减了51.76%、95.09%;DOM提取液呈弱碱性,包含大量羧基、羟基及酚类物质,对水溶态、弱酸提取态和残渣态铬有较好的洗脱效果,有效降低了土壤环境风险,且能持续钝化淋洗后土壤中残余的六价铬。

      • 1
    • 石油烃污染土壤活性碳增强微波热修复及菌剂深度降解试验研究

      张文艺

      利用活性碳增强微波热效应对某石油化工厂区石油烃污染土壤进行修复研究,在微波处理最佳条件下,考察场地石油烃污染土壤的处理效果,通过3D-EEM(三维荧光)和GC(气相色谱)分析了石油烃污染物的组分和去除特性,并采用菌剂强化法对修复后的土壤进行深度生物降解试验。结果表明:活性碳增强微波热修复技术对石油烃污染土壤具有较好的去除效果,在微波功率700 W、辐照15 min、土壤含水率为10%、添加5%的活性碳的试验条件下,可将土壤中的石油烃含量由5700 mg/kg降至2800 mg/kg,去除率达50.9%;GC分析表明土壤中污染组分主要为TPH(C6-C9)、TPH(C15-C28)和TPH(C29-C36),经微波热修复后,土壤中TPH(C15?C28)去除率较高,达到70.4%;基于3D-EEM解析表明微波热消解对土壤中三环芳烃及其同系物去除效果较好;对微波热修复后的土壤进行工程菌剂深度生物降解,结果表明降解14天后,污染土壤中石油烃含量降至716.8 mg/kg,去除率提升至74.4%,达到《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600—2018)中的第一类用地筛选值。

      • 1
    • 铬污染土壤还原固化稳定化药剂的筛选研究

      龚亚龙, 范敏, 高晓梅, 宋安康, 胡思扬

      固化/稳定化技术是铬污染土壤处置的有效手段,不同性质的药剂对铬的还原、吸附、固化效果不同,优选出低价、高效的药剂对治理铬污染土壤具有重大的意义。采用常见的7种还原剂、10种吸附剂和6种固化剂分别对铬污染土壤进行修复,筛选出较好的还原剂、吸附剂和固化剂,并研究不同添加量对药剂修复效果的影响。研究结果表明:多硫化钙、硫化钠、氯化亚铁和硫酸亚铁优选为铬污染土壤还原剂,其中多硫化钙的效果最好,当投加摩尔比为0.8时,六价铬的稳定效率达90%以上;钙镁磷肥、弱碱性阴离子交换树脂、氧化镁和三水铝石为优选铬污染土壤吸附剂,综合考虑钙镁磷肥的效果最好,当投加质量比为20%时,六价铬的稳定效率达90%以上,总铬的稳定效率达80%以上;粒化高炉矿渣粉(分别购自重庆、河南)和水玻璃为优选铬污染土壤固化剂,其中粒化高炉矿渣粉(重庆)效果最好,当投加质量比为16%时,六价铬的固化效率达98%以上,总铬的固化效率达70%以上。综上所述,本研究所用材料在修复铬污染土壤方面发挥了重要作用,在实验室能达到较高的六价铬稳定性效率。它们作为铬固化/稳定化药剂的潜在价值及其修复效果值得在大规模的现场试验中进一步研究。

      • 1
    • 高温后不同冷却方式下混凝土-钢筋黏结性能

      杨海峰, 杨焱茜, 王玉梅, 张天宝

      为研究高温后不同冷却方式下混凝土-钢筋的黏结滑移性能,对39个高温后混凝土试件进行了中心拉拔试验,并完成了自然冷却方式下试件的劈裂抗拉强度试验,分析了温度和冷却方式对试件峰值黏结应力和峰值滑移的影响,建立了不同冷却方式下峰值黏结应力、峰值滑移与温度的关系式,提出了考虑初始温度损伤的黏结滑移全曲线方程,并基于黏结强度理论模型计算了自然冷却方式下的黏结强度理论值。结果表明:随着温度的升高,峰值黏结应力线性下降,500℃时黏结强度损失达80.5%,峰值滑移随温度升高呈现先减小后增大的趋势,不同冷却方式对峰值黏结应力和峰值滑移的影响不明显;考虑损伤的理论黏结滑移全曲线与试验曲线拟合度较好;采用理论模型计算的黏结强度与试验值较吻合。

      • 1
    • 高能级强夯加固抛填路基的有效加固深度研究

      赵家琛, 吕江, 赵晖, 孙宏磊

      高能级强夯加固回填土效果显著,应用范围越来越广泛,有效加固深度是评判加固效果和确定强夯方案的重要指标。本文以10000kN·m高能级强夯加固某抛填路基工程为背景,采用FLAC 3D有限差分软件进行单点多次夯击的强夯数值模拟,以夯击后的应力作为标准来计算有效加固深度。结果表明:随夯击次数的增加,有效加固深度先增大后稳定,六击后有效加固深度的增幅极小。经正交试验和极差分析得到土体参数对强夯有效加固深度的敏感性排序。落距与锤重和有效加固深度呈正相关关系,锤径则为负相关关系。锤重对有效加固深度的影响大于落距,在夯击能相同时,重锤低落所得到的累计夯沉量与有效加固深度均更大。提出强夯有效加固深度估算公式,并实现了量纲统一,该公式与模拟结果偏差较小,可供同类型强夯工程参考。

      • 1
    • 不同钢板加固方式影响下锈蚀RC梁试验研究

      唐皇, 彭建新, 王晗

      为了研究不同钢板加固方式对锈蚀RC梁承载性能的影响,探索不同钢板加固方式的加固效应,本文通过静力荷载试验对比研究了钢板抗弯加固、抗剪加固和抗弯-抗剪组合加固锈蚀RC梁在承载力、变形、破坏模式和延性等方面的特点,分析了不同加固方式的优缺点。研究结果表明:对于钢板厚度分别为3mm、4mm和5mm的抗弯加固锈蚀梁,随钢板厚度增加1mm,其极限承载力而增加7-18kN。组合加固效果最明显,其极限承载力相比于锈蚀梁提高了107.7%。组合加固锈蚀梁的抗变形能力最强,其次是抗弯加固锈蚀梁,同时钢板厚度增加对抗弯加固锈蚀梁的抗变形能力有积极作用。组合加固较其他两种加固方式能更有效地提高锈蚀梁的延性,其延性相比锈蚀梁提高了320.4%,其次是抗剪加固锈蚀梁。抗弯加固锈蚀梁的延性相比其他两种加固梁都要小,并且随着钢板厚度增加,其延性先增加后减小。评价抗弯和抗剪加固锈蚀梁的加固效果时需综合考虑抗变形能力和延性。

      • 1
    • 上游建筑孔洞特性对下游建筑自然通风潜力的影响及其CFD模拟可靠性

      付琳莉, 殷维, 王天文, 张国强, 郝小礼, 刘何清

      自然通风能够有效的降低室内污染物浓度,包括稀释生物气溶胶浓度。穿堂风是其主要形式之一。但在人口稠密的城市,建筑之间的遮挡作用会明显降低通风效果。在之前的研究中,鲜见讨论建筑孔洞特性对其他建筑的影响。作为初步研究,本文以两栋建筑为研究对象,讨论上游建筑的9种情形——不同的开窗面积与位置,对下游建筑穿堂风潜力的影响。本文仅讨论一个来流方向,而且此两栋建筑中心线在位于这个来流方向的直线上,间距为两倍建筑宽度。文章首先分析基于稳态RANS模型(Reynolds-averaged Navier–Stokes)的CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟风压的可靠性。结果显示,部分情形的CFD模拟的可靠性不高。相对于上游建筑5%与10%的孔隙率,20%的孔隙率难以通过CFD模拟出下游建筑物的风压。然而,风洞实验数据显示,下游建筑物的穿堂风通风潜力随上游建筑物开窗面积的增加而降低,这与一般观点相反。

      • 1
    • 游离氨对活性污泥系统中脱氮效果及胞外聚合物的影响

      蔡晨健, 吴常峰, 杨浩, 陈桐生, 孙洪伟

      本实验以人工模拟废水为研究对象,采用4组SBR反应器(R0.5, R5, R10 和 R15),重点考察了4种游离氨浓度(0.5, 5, 10和15 mg/L)对生物脱氮效能,胞外聚合物含量及其组分[蛋白质(PN)、多糖(PS)和核酸(DNA)]的影响。结果表明,4种游离氨浓度条件下都实现了较高的脱氮效果(97.6-99.4%)。游离氨对三种胞外聚合物(LB-EPS, TB-EPS,总EPS)及其组分有显著影响。当游离氨浓度从0.5 mg/L 增加到10mg/L时,LB-EPS, TB-EPS, 总EPS的含量及其组分的含量都显著增加;当游离氨浓度进一步增加到15mg/L时,LB-EPS, TB-EPS, 总EPS的含量及其组分的含量都呈降低的趋势;在4个游离氨浓度下,PN是LB-EPS的主要成分,PS是TB-EPS和总EPS的主要成分;在4个游离氨浓度下的整个反应周期中,三种胞外聚合物及其组分的含量都跟NO- x-N有着相同的变化趋势。

      • 1
    • 载锆颗粒活性炭吸附去除水溶液中的硫酸根离子

      洪怡霞, 曹威

      制备负载氧化锆的颗粒活性炭(Zr-GAC),以吸附水溶液中的硫酸根离子。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积测定等方法对Zr-GAC进行了表征。结果表明,Zr-GAC具有多孔的表面积,其上具有许多由氧化锆组成的团聚体。XPS分析证实,吸附剂表面存在大量的锆和羟基。氧化锆改性后的活性炭比表面积减小。采用间歇吸附实验研究了pH值对硫酸盐吸附的影响,在pH值小于10时,吸附效果较好。吸附等温线的模拟分析表明,Dubinin-Radushkevich(D-R)方程比Langmuir模型具有更好的拟合性,由D-R方程确定的在中性水溶液最大吸附量为70.14mg/g,远高于原GAC(8.9mg/g)。需要注意的是,D-R方程在测定溶液吸附的吸附能时可能存在问题,这值得进一步研究。动力学研究表明,硫酸根在Zr-GAC上的吸附速度较快,并遵循准二级动力学方程。此外,温度的升高在一定程度上可能利于硫酸盐的吸附。Zr-GAC具有很好的吸附水溶液中硫酸根离子的潜力,特别是它的吸附容量约为载锆生物炭吸附剂的两倍,pH值的适用范围更广。

      • 1
    • 平行隧道开挖引起沉降的透明土模型试验

      刘汉龙, 钟海怡, 顾鑫, 向钰周, 仉文岗

      为了方便现代城市的交通,城市地铁普遍采用平行隧道。两个平行隧道开挖引起的沉降预测的一般解是基于单一隧道实例,利用简化叠加法生成变形剖面,而不考虑两个隧道之间的相互作用。本研究采用透明土模型试验,模拟了两个平行隧道在砂质地基上开挖引起的地表和地层沉降。研究了两个隧道之间的间距、平行隧道相互作用时的土体损失率、埋深以及地表和地表沉陷等几个关键影响因素。在此基础上,建立了土体损失率和沉降值之间的关系。希望本研究能为城市平行隧道开挖的设计和施工提供指导。

      • 1
    • 隧道开挖引起水平向位移被动桩的简化计算方法

      冯国辉, 窦炳珺, 张高锋, 丁士龙, 徐长节

      目前大部分盾构隧道开挖对邻近桩基影响的理论研究是将被动桩简化成单参数的Winkler地基模型和双参数的Pasternak地基模型,较少考虑计算精度更高的三参数Kerr地基模型。本文基于Kerr地基模型建立被动桩的水平挠度控制方程。结合盾构隧道开挖施加的水平附加应力,利用差分法计算得到盾构开挖对邻近桩基的数学矩阵解析表达式,随后得到被动桩的水平变形位移半解析解。通过两个工程实例的验证,Kerr地基模型相比于Winkler、Pasternak地基模型的计算结果更加符合实测数据。参数分析表明:随着隧道直径的增大,被动桩水平位移会增加;增大桩基的直径,被动桩水平位移会减小;对于桩底以下隧道开挖情况,增大桩基与盾构开挖的水平距离和竖向净距,被动桩水平位移均会减小。

      • 1
    • 减振孔减振效应的数值模拟研究

      赵蕊, 李雅诗, 彭琦, 朱建波

      通过显式动力有限元软件AUTODYN,研究了减振孔对岩石地下洞室爆破产生的爆炸应力波传播与衰减以及对地表和邻近地下洞室动态响应的影响与规律。首先,通过与爆破模型试验结果进行对比,验证了AUTODYN模拟地下洞室爆炸过程和应力波传播的有效性和准确性。然后,通过数值模拟,分析了不同减振孔参数对邻近洞室和地表的质点峰值振动速度(PPV)和减振孔屏障前后测点的隔振率的影响,揭示了减振孔参数变化对减振效果的影响规律。数值模拟结果表明:减振孔直径、孔间距、孔距爆源距离及孔排数均会对邻近地下洞室和地表的PPV及减振孔屏障前后测点的隔振率产生影响。随着减振孔直径、减振孔排数的增大,或者减振孔间距、减振孔距爆源距离的减小,邻近地下洞室和地表测点的PPV呈现减小趋势,减振孔屏障前后测点的隔振率呈现显著增大趋势,即减振孔减振效果增强。此外,随减振孔参数变化,减振孔前后和减振孔间岩体前后测点的隔振率呈现显著的差异性,前者明显大于后者,两者差值随孔直径的增加先增大后减小,随爆心距的增加迅速减小,随孔排数的增加没有明显变化。减振孔间距变化会影响测点与减振孔的相对位置,从而影响测点的隔振率大小。这些研究成果可为实际爆破工程中减振孔布置与防灾减灾提供一定的参考依据。

      • 1
    • 锈蚀表面形貌对钢材超低周疲劳性能的影响

      宋方远, 谢旭, 张婷婷

      锈蚀是钢桥耐久性退化的典型形式之一,锈蚀形貌是影响结构表面应变分布的重要因素。为了研究钢材的锈蚀形貌以及蚀坑对结构超低周疲劳性能的影响,以我国钢桥建设中常用的Q345钢材为例,对4组不同锈蚀程度的钢板试样进行表面形貌二维和三维测量;通过粗糙度、分形维数和功率谱密度函数方法对二维轮廓数据进行了分析;依据三维形貌数据,建立精细有限元模型,基于改进的循环空穴扩张模型(CVGM)对锈蚀钢材的超低周疲劳断裂机理进行分析,讨论锈蚀试样发生开裂的关键因素。结果表明,人工加速锈蚀试验的锈蚀速率受锈层阻隔影响明显;粗糙度、分形维数与功率谱密度函数难以区分锈蚀程度;数值计算中蚀坑位置的应力三轴度与等效塑性应变均显著高于非蚀坑位置,蚀坑是影响锈蚀钢材超低周疲劳开裂的关键因素。

      • 1
    • 钙质砂中静力触探试验的大变形有限元模拟

      裴会敏, 王栋, 刘清秉

      静力触探试验(CPT)被广泛用于确定无黏性土的力学性质,现有研究集中在普通石英砂,由CPT贯入阻力推测钙质砂强度特性的成果很少。钙质砂的峰值内摩擦角一般高于石英砂,内摩擦角和剪胀角随应变的变化也不同于石英砂。本文采用任意拉格朗日欧拉格式的大变形有限元方法,模拟石英砂和钙质砂中CPT的完整贯入过程,有效避免了锥尖周围的网格扭曲。其中引入修正摩尔-库伦模型,描述石英砂和钙质砂强度发挥与塑性剪应变的关系,由弯曲元和三轴排水试验确定本构模型参数。数值模拟得到的锥尖贯入阻力与已有离心机试验结果吻合,表明建立的数值模型能够再现钙质砂中的静力触探试验。

      • 1
    • 颗粒形状对粗粒土-格栅界面剪切特性的影响

      刘飞禹, 郑其婷, 王军, 应梦杰

      为研究颗粒形状对粗粒土-格栅界面剪切行为的影响,选择碎石和具有相同粒径分布的玻璃珠作为试验材料,利用动态直剪仪对碎石-格栅和玻璃珠-格栅界面进行了一系列单调直剪试验、循环剪切试验和循环后单调直剪试验,分析了竖向应力分别为30、60和90 kPa下加筋碎石和加筋玻璃珠界面的单调直剪特性;接着,研究了位移幅值分别为1、3、6、9、12和15 mm的循环加载作用下两种加筋界面的循环剪切特性,并对比分析了循环剪切前、后两种加筋界面单调剪切特性的异同点。结果表明:单调直剪试验中,3种竖向应力下碎石-格栅界面的抗剪强度和最大剪胀量均大于玻璃珠-格栅界面的相应值。循环剪切试验中,不同剪切幅值的循环加载作用下碎石-格栅和玻璃珠-格栅界面的循环剪切行为存在差异。循环后单调直剪试验中,碎石-格栅界面循环后的界面抗剪强度较未经受循环加载的界面抗剪强度有所提高,幅值为15 mm的界面除外;而所有幅值下玻璃珠-格栅界面循环后的抗剪强度均发生了退化。

      • 1
    • 酸性环境下砂岩腐蚀的渗流特性

      霍润科, 钱美婷

      为了拓宽酸性介质与砂岩之间的细观特性研究,论文基于数字岩心模型和格子Boltzmann方程,开展砂岩受酸腐蚀过程的加速模拟试验,分析不同酸性环境下受酸腐蚀砂岩的渗流特性。首先,通过CT扫描设备探究受酸腐蚀砂岩内部矿物组成的结构变化;利用Image J和Avizo可视化图像处理软件建立了受酸腐蚀砂岩的数字岩心,结合格子Boltzmann方程构建出砂岩受酸腐蚀过程中的渗流模型,分析了砂岩受酸腐蚀过程中内部孔隙结构和渗流特性的变化规律。研究结果表明:CT扫描试验可展示砂岩内部的矿物组成及孔隙分布,反映酸性溶液对砂岩的腐蚀程度;渗透深度随孔隙率的增大而增大,变化速率先快后慢,最后趋于稳定,说明基于Boltzmann方程构建的渗流模型对模拟砂岩受酸腐蚀过程具有较好的适用性。

      • 1
    • 基于声发射技术煤矸石混凝土冻融损伤本构关系

      邱继生

      本文考虑煤矸石粗骨料取代率(0、20%、40%、60%)的影响,开展冻融循环试验、单轴受压本构试验及声发射检测试验,研究煤矸石混凝土的损伤本构模型。研究结果表明:不同取代率的煤矸石混凝土的相对峰值应变与冻融损伤值具有较高的相关性,所得的冻融损伤值与相对峰值应变的方程可为本构模型的建立提供有效参数。煤矸石混凝土声发射特性与其荷载损伤发展情况、力学性能、应力-应变曲线有紧密的联系,因此本文基于声发射特性,采用PBS平行杆力学模型建立了煤矸石混凝土冻融损伤本构关系,且计算结果与试验数据符合较好。该模型能较准确地反映混凝土在冻融和荷载作用下的全过程损伤特征,可为寒冷地区煤矸石混凝土结构的寿命预测和性能提供参考。

      • 1
    • 老化与偏心受压下板式橡胶支座抗震性能拟静力试验

      黄海新, 李炫钢, 李帆, 程寿山

      板式橡胶支座的老化和偏压甚至脱空对桥梁抗震安全至关重要。将板式橡胶支座进行室内老化试验并测得弹性模量,按老化程度和轴压偏心大小共分16个工况,采用拟静力试验对比分析了热老化、偏压脱空及其耦合下支座的抗震性能指标及变化规律。结果发现:偏心受压下支座滞回曲线较为狭长,滞回曲线面积和等效阻尼比减小,水平等效刚度增大;老化后的支座剪切变形量缩减,在给定的位移幅值下因滑移量占比加大滞回曲线更为饱满,对应的等效阻尼比增大;老化和偏心耦合状态下的滞回曲线斜率更为平缓,支座耗能能力明显削弱;位于梁端或长期处于偏压状态的普通板式橡胶支座在地震中存在因单向累计滑移过大而脱落的风险。建议桥梁维护中应对支座底面采取限位措施,并对偏心受压严重的支座进行及时调整。

      • 1
    • 钢筋混凝土简支深梁的拓扑优化设计方法试验研究

      张鹄志

      钢筋分离模型遗传双向演化结构优化采用逐代概率性舍去与逐代概率性复活并存的演化机制,针对钢筋单元进行优化,可获取基于应力均匀化分布的最优钢筋拓扑,为深梁等二维构件的工程配筋设计提供新思路。根据钢筋分离模型遗传双向演化结构优化和中国规范推荐的经验设计方法完成一组钢筋混凝土简支深梁的配筋对比静力试验。试验结果表明,钢筋分离模型遗传双向演化结构优化设计的构件消耗较少的钢筋用量,获得较高的极限承载能力,有着更充分的裂缝开展和更佳的耗能能力,以斜钢筋补强斜截面的配筋设计方式也更符合构件的受力机理和特性。总的来说,钢筋分离模型遗传双向演化结构优化在深梁配筋设计方面的能力得到了证实,可以供日后的工程设计参考。

      • 1
    • 多源低活性混凝土废浆再生利用的研究进展

      高英力, 段开瑞, 何倍, 曾维, 徐艺珅, 卜涛, 龙国鑫

      摘 要:混凝土废浆(Concrete slurry waste, CSW),是混凝土搅拌站中特有的富含硅酸盐类矿物的未硬化废弃物,因成分复杂、高含水、毒害性、腐蚀性等特点,其再生利用一直受到极大的限制。本文综述了当前国内外对CSW的大宗再生利用研究,包括:再生为水泥砼制品用粗、细骨料、填料、胶材(湿法研磨技术)和外掺剂,作水泥熟料生产用原料;基于碳化技术和冷粘结造粒技术制备新型砼制品和轻型骨料;于单、双组分碱激发胶材的应用与发展构思。指明了CSW未来高效再生利用的主要研究方向:1. CSW低能耗预处理技术与活性激发技术;2. 碳化技术;3. 重金属的长期浸出行为和耐久性研究。

      • 1
    • 真空预压联合间歇电渗加固疏浚淤泥试验研究

      刘飞禹, 李哲, 袁国辉, 王军

      沿海地区的疏浚工程产生了大量疏浚淤泥。为了研究的疏浚淤泥的处理方法,本文通过室内模型试验,对温州地区的疏浚淤泥进行了分级真空预压联合间歇电渗的加固处理,并对间歇通电的时间及间歇逐级加压电渗进行了研究。试验过程中监测了真空压力,电流,排水量和土表的沉降;试验之后,对土体含水率、十字板剪切强度以及电极腐蚀质量进行了测量。试验结果表明,虽然间歇通电时间越长,土体固结效果越好,但是间歇通电时长超过24 h时,土体加固效果开始减弱;然而,电极腐蚀质量和间歇电渗的平均能耗系数却依然与间歇通电时长呈正相关。此外,分级真空预压联合间歇逐级加压电渗法相比于分级真空预压联合间歇电渗法获得了更佳的土体加固效果,并且其电极腐蚀质量和间歇电渗的平均能耗系数也显著地降低。

      • 1
    • 双轴受压状态下混凝土动态抗压特性试验研究

      夏伟, 许金余, 冷冰林, 孟博旭, 王腾蛟, 刘高杰

      由于多轴试验装置的高技术性,混凝土在复杂应力状态下的动力研究相对偏少。为研究双轴受压状态下混凝土的动态抗压特性,采用真三轴静动综合加载试验系统,进行了5种双轴受压状态下混凝土立方体试件的冲击压缩试验,分别从应力-应变曲线特征、强度特性和变形特性等方面分析了双轴受压状态对混凝土动力响应的影响规律。结果表明:双轴受压状态下,混凝土承受冲击荷载时呈现典型的脆性破坏,应力-应变曲线初期无明显压实挤密阶段;当主轴压比一定时,随单侧压比的增大,混凝土的动态抗压强度呈现出先升高后降低的趋势,峰值应变和平均应变率皆呈现出先减小后增大的趋势;双轴受压对混凝土有加固约束作用,因而提高了其动态抗压强度和抗变形能力,主轴压比:单侧压比为0.4:0.4时作用效果最佳。

      • 1
    • 基于15N质量平衡法研究养殖消化废水中氨氮的去除机理

      王海萍, 郑立国, 佘佳荣, 曹群

      为避免养猪场消化废水对环境造成的污染,利用微藻去除消化废水中营养物质的二次处理方法受到了广泛关注。在本研究中,采用15N质量平衡法研究了鞘藻去除氨氮的主要机理,重点研究了鞘藻生长与氨氮去除的关系以及氨氮去除的主要途径。经高压灭菌后的消化废水在鞘藻培养期的氨氮去除率为96.2%,鞘藻特定生长率为0.04-0.15;而稀释后的原消化废水氨氮的去除率为94.1%,鞘藻特定生长率为-0.14-0.13。通过曝气的汽提效应对氨的去除有显著的促进作用,尤其在高pH实验条件下更有利于脱氨。15N同位素质量平衡分析表明,原始消化废水中存在的细菌对氨氮的去除影响小,在鞘藻培养期去除原消化废水中氨氮的主要途径是鞘藻的吸收和气体的损失,分别占总氮量的40.97% 和 32.59%。氨氮的去除与主要影响因素间的回归和通径分析表明要提高氨氮去除率需要提高鞘藻Chl-a含量和DO浓度,同时限制或保持pH在弱碱性状态。

      • 1
    • 多尺度纤维复合增强水泥基材料力学性能

      张勤, 巩稣稣, 赵永胜, 吴耀青, 周继凯

      为改善水泥基材料抗拉强度低、韧性差以及易开裂等性能缺陷,采用微米级碳酸钙晶须和厘米级短切耐碱玻璃纤维复合增强高性能水泥基材料,并对不同纤维增强水泥基材料的基本力学性能进行了研究。结果表明,微观碳酸钙晶须和宏观耐碱玻璃纤维均有利于水泥基材料力学性能的提高,且提高程度与纤维(或晶须)掺量及长度相关;采用碳酸钙晶须和耐碱玻璃纤维复合增强水泥基材料,可分别在微宏观结构层次上发挥两种纤维的增强优势,增强水泥基材料的抗折和劈拉强度比未增强时最多可分别提高约60%和80%。

      • 1
    • 钢玄武岩纤维复合筋混凝土梁受剪承载力分析

      范旭红, 倪林, 秦卫红

      钢玄武岩纤维复合筋(SFCB)兼具钢筋的延性和玄武岩纤维的防腐性能,并且具有显著的二次刚度,但它的弹性模量低于钢筋。SFCB作为纵向筋时可使混凝土构件的受弯性能具有二次刚度,但构件的受剪承载力会低于钢筋混凝土梁。为深入研究SFCB作为纵筋时混凝土梁的受剪性能,以纵筋筋材种类、构件剪跨比为试验参数,进行了梁的四点加载试验。详细分析了不同参数对混凝土梁的破坏形态、裂缝发展、受剪承载力的影响。试验结果表明:SFCB混凝土梁的受剪破坏主要呈现斜压破坏、剪压破坏和非典型剪压破坏三种形态。SFCB混凝土梁的受剪承载力整体低于钢筋混凝土梁、斜裂缝宽度大于钢筋混凝土梁。基于桁架拱模型,推导了SFCB混凝土梁受剪承载力的理论计算公式。经与试验承载力对比可知,上述SFCB混凝土梁受剪承载力理论计算公式具有一定的适用性与安全性。

      • 1
    • 设置镦锚钢筋的地下综合管廊墙板节点抗震性能研究

      李正英, 余书君, 贺继军

      为探讨使用镦头锚固钢筋的地下综合管廊墙板节点的抗震性能,对6个足尺墙板节点进行了低周往复荷载试验研究。考察了地下综合管廊墙板节点的承载能力、失效模式、滞回耗能能力、位移延性等抗震性能指标,将现浇墙板节点试件与叠合装配式墙板节点试件的试验结果进行对比分析,并分析了镦锚钢筋锚固长度的合理取值。采用有限元程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性。研究表明:设置镦头钢筋锚固的叠合装配式节点具有与现浇节点大致相当的承载能力,位移延性及耗能能力方面相对较好,说明叠合装配式节点能够达到与现浇节点相近的抗震性能要求。镦头钢筋锚固长度采用 时,地下综合管廊墙板节点试件抗震性能可满足抗震设计要求,而随着镦锚钢筋锚固长度的减小,墙板节点的承载能力和变形能力逐渐下降,延性及耗能能力逐渐降低;叠合装配式节点在低周往复加载下,预制叠合面缝隙开展较大,节点核心区混凝土易发生破坏,在实际工程中需采取必要的加强措施,加强节点区连接构造措施。

      • 1
    • 纳米C-S-H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥凝结硬化的影响

      胡建伟, 谢永江, 刘子科, 郑新国, 曾志, 王月华, 翁智财, 蒋睿

      研究了纳米C-S-H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥凝结时间、早期水化历程及抗压强度的影响,采用XRD、TG、pH计和SEM等分析测试手段对早龄期水化产物和液相碱度等进行了表征,探讨了纳米C-S-H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的增强机理。结果表明:掺加纳米C-S-H/PCE能有效缩短硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆体初凝及终凝时间,当C-S-H掺量≥1.0%时,硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的初终凝时间差明显缩短。纳米C-S-H/PCE加快了硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥水化放热速率,提高了总的水化放热量,早期水化产物生成数量多,但对水泥水化产物类型没有影响,硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥体系8h、12h和16h的抗压强度显著提高。

      • 1
    • 城市地区管道渗漏引发地面塌陷成灾机理的CFD-DEM联合计算模拟

      王越林, 陆烨

      近年来城市地区地面沉降和塌方事故频繁发生,究其原因管道渗漏是导致此类事故的主要因素之一。当管道破裂时,若管道内流体为重力流,管道周围土体会被冲蚀进管道,最终导致沉降或地面塌陷。为探讨管道渗漏时土体在水流作用下的迁移过程,作者提出了一种计算流体动力学(CFD)和离散元(DEM)程序联合计算数值模拟方法。此方法主要采用颗粒流程序(PFC3D)对地层进行建模,用ANASYS中的FLUENT模块计算地下水流场并导入PFC3D,进行联合计算。采用此流-固耦合方法,本文针对上海北部地区地层情况,即上部1.5m厚黏性土层、下部2.5m厚砂性土层进行数值建模,研究地下管道裂缝尺寸和地下管道裂缝位置对管道渗漏引发的地下空洞区发展及地面塌陷的影响。数值模拟结果表明:裂缝尺寸越大,土体流失量越大,砂性地层内土体扰动区域范围越广,由于上部黏性土层的存在,地表沉降值不大;土体扰动区域范围以裂缝位置为起点不断扩展,往上部延伸,扰动区域范围越大,且扰动区域范围是远远大于空洞区范围的。

      • 1
    • 碳气凝胶阴极用于电化学-臭氧体系去除水中布洛芬

      苗志全, 黄文璇, 王拓, 宋昀茜, 袁国兴, 吴凯, 程立坤, 赵纯

      以天然棉花为前驱物,通过直接一步热解法制备了新型碳纤维气凝胶(CFA)阴极,用于电化学-臭氧技术(E-O3-CFA),通过SEM、BET、XPS等方法对CFA进行成分和结构分析,并系统地研究了E-O3-CFA体系对水中布洛芬(IBP)的去除情况,考察了阴极材料、臭氧浓度、电流强度和初始pH等因素的影响,分析了该体系去除IBP的途径和机理,并对能耗进行了计算。结果表明,CFA是一种多孔互联的三维网状结构,孔隙发达,比表面积高且表面存在丰富的含氧官能团,在电流强度为300 mA,O3浓度为16 mg/L,未调节初始pH的条件下E-O3-CFA体系对水中IBP的去除率高达97.96%,高于使用其它阴极材料的电化学-臭氧体系(不锈钢阴极83.11%、活性炭纤维阴极94.78%、石墨阴极89.05%),CFA阴极的使用进一步降低了电化学-臭氧体系的单位能耗(SEC=2.49 kW·h/gTOC),该体系主要通过以羟基自由基(·OH)为主的自由基路径氧化降解有机物。

      • 1
    • 考虑变形滞后效应的高液限土路基模量反算方法

      刘闯, 张锐, 滕煜晟, 任天锃

      为了提高便携式落锤弯沉仪(PFWD)测定高液限土路基回弹模量的精度,考虑变形滞后效应对反算结果的影响,提出了一种基于Kelvin粘弹性模型和准静态动力分析反算模量的方法。通过现场试验,验证了新方法的有效性。研究结果表明:利用高液限土填筑的下路堤模量较低,在PFWD冲击荷载作用下,其顶面竖向位移峰值明显滞后于荷载峰值,且荷载-位移曲线非线性显著;基于线弹性模型的常规反算方法使得反算模量远大于实测模量,平均相对误差为52.5%;新方法能较好反映冲击荷载作用下变形滞后特征,反算相对误差仅为9.2%。随着路基模量增大,路基变形滞后效应不显著,常规方法和新方法反算结果相近,但前者仍远大于后者。研究成果可为高液限土路基施工质量控制提供参考。

      • 1
    • 平面应变条件下冻融循环对黄土力学性质的影响

      李宝平, 平高权, 张玉, 杨倩

      以原状黄土为研究对象,通过平面应变试验,研究了冻融循环对原状黄土物理力学性质的影响。研究结果表明:随着冻融循环周期的增大,土样表面损伤越严重;在同含水率、同固结围压的条件下,原状黄土的偏应力-轴向应变(σ1-σ3)-ε1曲线随着冻融循环次数的增大而逐渐减小,并且冻融循环对原状黄土(σ1-σ3)-ε1曲线的劣化作用,随着含水率的增大而增大,随着固结围压的增大而减小;根据摩尔-库伦强度准则,得出粘聚力和内摩擦角均随着含水率的增大呈现出类似线型减小,粘聚力随着冻融循环周期的增大呈现出指数减小,内摩擦角随着冻融循环周期的增大略有减小,但在3°范围内变化。基于试验数据合理性,拟合出原状黄土随冻融循环周期的劣化模型,该模型经试验验证可较好描述原状黄土随冻融循环周期的劣化规律。

      • 1
    • 基于地震均匀损伤的RC框架结构新型侧向力模式

      白久林, 刘明辉, 孙博豪, 陈辉明

      结构在强震下形成均匀损伤状态时,各楼层的侧向变形近似、损伤大小相同,各部位的材料性能均得到了充分发挥,易于形成整体化的耗能机制。基于优化准则法,考虑结构整体损伤和局部损伤,本文首先构建了RC框架结构地震均匀损伤优化设计程序。基于非线性温克尔地基梁模型(BNWF),建立了能够考虑土-结构相互作用的RC框架结构分析模型。以三个5层、8层和12层结构为例,对其进行了均匀损伤优化设计和关键收敛参数分析。基于三个均匀损伤优化设计结构的层剪力分布,以我国抗震规范的侧力模式为基础,提出了新型的侧向力模式。本文所形成的均匀损伤优化设计方法、新型侧向力模式,可为我国RC框架的抗震设计提供依据和参考。

      • 1
    • 基于桩周土加固效应的双排桩承载性状模型试验研究

      王祥秋, 廖镇源, 郑土永, 朱道立

      双排桩在复杂环境条件深基坑工程中具有广泛的应用前景,针对双排桩复杂的承载性状与力学性态,基于相似材料模型试验原理,构建深基坑工程双排桩室内试验模型,对桩间土、桩侧被动区、桩端土体以及复合加固等5种加固工况下双排桩的承载特性进行分析研究。研究表明,当采取桩间土与被动区土体复合加固措施时,前排桩最大正、负弯矩相对于未采取加固措施时分别降低了66.9%和55.3%,后排桩桩身最大正负弯矩分别降低了98.3%和56.0%,而桩顶水平位移降低约77.3%,其加固效果十分显著。桩间土、桩侧被动区以及桩端土加固均可有效提高双排桩的承载性能,但以桩间土加固效果为最好。主要原因在于桩间土加固可显著提高桩间土的变形模量,从而增强桩土复合承载体截面整体抗弯刚度,从而提高双排桩的承载能力。

      • 1
    • 基于地区温度实测数据的大跨度钢箱梁悬索桥温致效应研究

      黄旭, 朱金, 钱逸哲, 李永乐

      本文基于地区温度实测数据研究了大跨度钢箱梁悬索桥温致效应。首先,基于地区的温度实测数据,采用4种常用的概率分布模型对桥址区不同季节日温度极值分布进行拟合,通过5项拟合指标评价了各概率分布模型的拟合优劣并选取了最优概率分布模型。基于最优概率分布模型,进一步推算出桥址区重现期分别为20年、50年和100年的温度极大值和极小值。其次,采用ANSYS有限元软件建立了某大跨度钢箱梁悬索桥有限元模型,并研究了考虑极端温度下不同构件升降温对桥梁自振频率和位移的影响。最后,本文还进一步研究了中央扣、竖向支座和伸缩缝等约束体系对桥梁温致效应的影响。研究结果表明:全桥自振频率,除加劲梁一阶对称横弯频率外,其余的频率与全桥的温度呈负相关;悬索桥的桥塔和加劲梁分别升、降温25℃时,桥梁各阶自振频率变化量都在5%以内;但是,悬索桥主缆降温12℃时,将导致加劲梁反对称竖向振动频率的显著增加,约为12%。此外,加劲梁纵向竖向位移响应及桥塔竖向和纵桥向位移响应与桥梁的温度变化呈线性相关性,且加劲梁的纵向位移受加劲梁的温度变化影响最大,建水测和元阳侧纵向位移变化率分别为4.7mm/℃和3.3mm/℃。另外,加劲梁梁端竖向位移和转角主要受到主缆温度变化的影响。竖向支座和伸缩缝纵向限位装置对桥梁的温致位移响应影响可忽略不计,但中央扣会使桥梁跨中处短吊杆的内力发生突变。

      • 1
    • 配置高强抗剪钢筋的混凝土整浇界面直剪性能试验研究

      刘杰, 邱磊, 张杨, 陈娟娟, 周万清

      为了研究抗剪钢筋的屈服强度fy和混凝土保护层厚度h对混凝土整浇界面直剪性能的影响,本文开展了12个Z形试件推出式试验。基于试验现象和界面实测的荷载-滑移曲线,提出了界面剪力传递机理。根据试件的承载力测试值,对规范ACI、PCI以及AASHTO的界面直剪承载力计算公式进行了评估分析。结果表明:当fy由400MPa提高至600MPa或h由20mm增加至40mm时,界面的直剪强度和刚度均无显著变化,但h的变化会引起界面破坏模式的改变;混凝土的粘结力和内聚力对界面直剪承载力的贡献较大;上述三个规范的计算公式都能较好地应用于指导工程设计,但ACI和PCI计算公式显得过于保守,而AASHTO计算公式的计算精度较高。研究结论可为混凝土整浇界面抗剪钢筋的配置以及相关设计规范的选用提供参考。

      • 1
    • 以煤矸石为原料的PAFCC絮凝剂的制备与应用试验研究

      丁舒航

      以煤矸石为原料,经过高温焙烧、酸浸、聚合、熟化等过程制备了高效无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁钙(PAFCC),通过单因素实验研究了PAFCC制备条件对浊度、COD和UV254去除率的影响。试验表明PAFCC最佳聚合条件为pH=2,聚合温度为60 ℃,聚合时间5 h,在40℃下熟化28 h。混凝结果表明制备的PAFCC对浊度有极好的去除效果,达到95.70%,同时对COD、UV254有一定去除效果,去除率分别达到47.51%、45.98%。炼化废水混凝结果表明,PAFCC对浊度和总磷有较好的去除效果,同时对COD及氨氮有一定去除效果,效果明显优于传统PAC。

      • 1
    • 基于均匀设计及BP神经网络的大体积混凝土热学参数反分析

      张玉平, 马超, 李传习, 高树威

      为了解决桥梁工程大体积混凝土热学参数失真的问题,提出了一种基于均匀设计理论与BP神经网络的大体积混凝土热学参数反分析方法。首先基于Matlab建立BP神经网络模型,采用tan-sigmod型传递函数,然后利用均匀设计方法确定热学参数样本,通过有限元计算得到混凝土特征点温度计算样本,训练其二者之间的非线性关系。最后将实测温度值输入训练好的神经网络,即可得到各热学参数的反演值。在太洪长江大桥散索鞍支墩承台大体积混凝土施工中反演了导热系数、反应速率及绝热温升,基于反演值的温度计算值与现场实测值吻合较好,指导了温控施工,确保了工程安全。工程实践表明:将均匀设计和BP神经网络相结合的反分析方法,减少了样本数据,在BP神经网络的训练阶段,采用附加动量法明显缩短网络训练时间,提高了效率。

      • 1
    • T形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能试验研究

      李泉, 周学军, 李国强, 刘哲, 王振, 王兴博, xianguodong

      T形方钢管混凝土组合异形柱具有良好的力学性能,以试件长度、偏心距、偏心方向为试验参数,设计9个不同长细比的试件进行偏心受压试验,观察试件的破坏形态,得到荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线,并分析各参数对试件偏心受压性能的影响。试验结果表明:长度为600mm的试件发生强度破坏,长度为1500mm和1800mm的试件发生弯曲失稳破坏;试件长度越长,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,偏压承载力越低;偏心方向对偏心受压性能的影响相对较小。与国内外有关规范计算结果对比发现,按DBJ/T13-51-2010计算的结果与试验结果吻合最好。T形方钢管混凝土组合异形柱延性较好,方钢管之间可以协同工作,偏心受压力学性能良好。。

      • 1
    • 基于无味变换的边坡可靠性分析

      向子林, 许晓亮, 黄闻捷, 陈将宏

      岩土工程不确定性问题是近年研究的热点之一,以边坡可靠性分析为出发点,通过介绍无味变换原理,给出了基于无味变换的边坡可靠性分析方法及实施步骤,借助已有研究中的均质边坡和分层边坡算例,探讨了基于无味变换的边坡可靠性分析方法的合理性和适用性,结果表明:基于无味变换原理开展边坡可靠性分析可不依赖于变量的分布类型,应用方便且计算效率高;在分析可靠性较高的边坡时,由于失效概率量值较小,引起的相对误差较大,此时应谨慎选择,但对于工程上更为关注的可靠性较低(高失效概率)的边坡,与蒙特卡洛方法相比,基于无味变换方法的计算结果相对误差在5%以内,且变量相关系数的变化引起的误差波动较小,适用性较好。

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    • 苏南太湖流域农村污水PFASs现状及分散式处理设施去除效能研究

      张文艺

      以常州市武进区洛阳镇6座分散式农村污水处理设施为研究对象,分别采集了处理设施总进水、总出水及湿地土壤,共检测出样品中11种PFCAs (全氟羟酸类物质C4~C14)和4种PFSAs (全氟磺酸类物质C4、C6、C8、C10)及MeFOSA(N-甲基全氟辛基磺酰胺)、EtFOSA(N-乙基全氟辛基磺酰胺)、MeFOSE(N-甲基全氟辛基磺酰氨基乙醇)等PFOS(全氟辛烷磺酸)前体物质的质量浓度。统计分析表明:6种PFCAs和3种PFSAs在6个村庄污水处理设施总进水检出率均在83.33%以上;PFSAs中浓度最高组分为PFOS,浓度范围为(N.D.~79.89 ng?L-1)、PFCAs浓度最高的组分为PFOA(全氟辛酸铵),浓度范围为(3.87~8.6 ng?L-1);3种不同污水收集方式中的全氟及多氟类化合物(PFASs)浓度特征为雨污合流及企业排水>雨污分流>雨污合流,接触氧化A/O工艺和多级A/O工艺总出水中的PFASs浓度高于总进水,对PFASs没有去除效果;A/O-MBR工艺则对中链PFASs具有较好的去除效果,去除率为81.27%.对PFOS的去除最为明显,浓度从64.45 ng?L-1降到了15.41ng?L-1,去除率可达74.9%,但其对短链PFASs未见有明显去除效果;人工湿地对中链PFASs也具有较好的去除效果,湿地出水中PFOS可从15.41ng?L-1降至检出限以下。短链PFASs具有较低的吸附势和疏水性,更易存在于液相中而不是在固相中,使得几种工艺对其均未见有明显去除效果,甚至出水浓度较进水高。

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    • 内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

      阎奇武, 张正

      为研究新型内翻U形外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢-混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载-跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性和有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢-混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值比较表明两者十分偏安全地接近,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正的简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。

      • 1
    • 静动组合荷载下混凝土高温后双轴动态力学性能研究

      王志航, 许金余, 吕晓聪, 王腾蛟, 刘高杰

      由于实验的复杂性,高温后混凝土在复杂应力状态下的动态力学性能研究一直较少,但在建筑物火灾和国防军事防护工程中,混凝土结构多处于多轴应力和冲击荷载的共同作用下。为研究静动组合荷载下混凝土高温后双轴动态力学性能,采用真三轴静、动力综合加载实验系统,使用真三轴试验机预先施加双轴轴压,再利用SHPB试验装置,分别对常温(25 ℃)和200、400、600、800 ℃高温后混凝土试件施加冲击动载,发现了双轴应力状态下混凝土在高温后的动态力学性能规律性。试验结果表明:温度变化是影响高温后混凝土双轴动态力学性能的主要因素,应变率变化是次要因素;当温度大于400 ℃时,应力—应变关系曲线出现屈服平台,此时混凝土韧性较低温时有显著提高。200 ℃是高温后混凝土双轴动态抗压强度的转折温度,当温度继续升高时,双轴动态抗压强度明显下降。

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    • 竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能研究

      徐云鹏, 夏祥, 刘宇清, 杨秀红, 宫大壮

      通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究,考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能,分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响。试验结果表明:相同竖向荷载作用下,单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79%;墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗剪承载力提高了7.5%,屈服位移降低了8.1%,墙体延性系数μ提高了4.5%,耗能系数E提高了4.1%,加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体体现出较好的抗震性能。在对有限元模型可靠性进行验证的基础上,通过变参数分析考察了墙架柱轴压比、钢龙骨屈服强度对墙体受力性能的影响规律,分析结果表明:随墙架柱轴压比的增大,组合墙体的抗剪承载力有所提高;减小钢龙骨的屈服强度,组合墙体的抗剪承载力下降明显。最后,依据《低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程》(JGJ227-2011)和美国规范AISI S400-15,推导出墙体的抗力分项系数,确定了水平地震作用下此类墙体的抗剪承载力设计值,为指导该种墙体的结构设计提供了参考依据。

      • 1
    • S690Q高强钢对接节点焊后性能

      周诚彬

      本文通过实验探究了S690Q高强钢对接节点的焊后性能。实验中,三个厚度为8毫米的S690Q高强钢对接节点通过手工电弧焊焊接而成。焊接过程中对三个节点分别采用不同的焊接热量。在微观层面上,用微观结构测试和微观硬度测试来揭示焊接对于节点的影响。在宏观层面上,通过拉伸试验来展示焊接对于节点力学性能的影响。微观结构测试结果表明,S690Q高强钢的主要微观结构是回火马氏体。焊接后,在粗晶热影响区会转化为粒状贝氏体,在细晶热影响区会转化为铁素体和渗碳体,在回火区部分回火马氏体会分解成铁素体。基于硬度测试结果,可以在热影响区内观察软化层的存在。这层软化层和母材相比具有较低的硬度。此外,热影响区的宽度也随着焊接热量的升高而增大。接下来的拉伸实验表明,焊接对于S690Q高强钢节点的强度具有劣化作用,这主要是由焊接过程中形成的软化层造成的。所有测试节点的失效位置均位于热影响区,而且随着焊接热量的升高,强度的劣化现象也变得越来越严重。

      • 1
    • 地下混凝土筒仓结构工程性试验与数值分析

      金立兵, 梁新亚, 霍承鼎, 王振清, 王珍

      地下粮仓可充分利用地下空间,具有较好的防火、防毒、防爆等性能;同时,可利用浅层地能实现准低温储粮,具有节能、低损、保证粮食品质的优点,对保障我国粮食安全及可持续发展意义重大。论文采用工程足尺试验与数值分析相结合的研究方法,对大型地下混凝土筒仓不同施工阶段进行工程试验,对不同施工阶段的仓壁的力学性能进行工程试验测试与数值模拟,验证数值分析方法的合理性与有效性。进而对最不利工况的仓壁在水土复合压力作用下的力学性能进行数值分析。结果表明,地下混凝土筒仓仓壁内力的数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值方法的有效性;仓壁径向应力在仓壁底部位置处最高,环向应力在距仓壁顶部约三分之二位置处最高。该方法可为类似地下混凝土结构的力学分析与结构设计提供参考。

      • 1
    • 栓钉连接的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能数值研究

      韦芳芳, 朱有华, 喻君

      双层钢板组合剪力墙结构是一种新型的高层建筑抗侧力构件, 具有良好的应用价值和发展前景,值得研究与推广。根据其他学者的试验成果,结合相关文献中连接件的剪切滑移公式,拟合得出抗剪连接杆的剪力滑移关系,从而建立了双层钢板组合剪力墙的有限元模型。以着重分析组合剪力墙的剪切性质为主要目的,采用相关假定将模型进行简化,并与已有的试验进行对比,验证有限元模型的合理性。运用ANSYS有限元软件对双层钢板组合剪力墙的抗剪性能进行非线性分析,分别考虑抗剪连接杆的间距、钢板的厚度、混凝土板的厚度、混凝土强度等级及组合剪力墙的跨高比等主要影响参数,通过将所得的非线性有限元结果进行比较,结果表明钢板、混凝土板厚度以及混凝土强度对双层钢板组合剪力墙的抗剪性能均有重要的影响,栓钉间距会影响双钢板-混凝土组合剪力墙的受剪破坏模式。

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    • 应力状态和应变率对Q690钢延性断裂行为的影响

      董俊宏, 沙佳阿里阿里, 杨波, 丁浩敏

      研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力应变关系和延性断裂特征。加载了三种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件,获得了广泛的应力状态。采用了试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数。结果表明,应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素。与应力相比,应变对应变率更为敏感,等效塑性断裂应变随应变率的增大而增大。此外,由于断裂前纯剪试件标距范围发生明显的变形和应力集中现象,断裂面以拉应力或拉剪应力为主。因此,纯剪试件的设计需要进一步研究。

      • 1
    • 索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

      王雪姣, 言志信, 龙哲

      针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础,该基础既填补了沙漠地区输电塔基础的空白,克服了砂土地基基础施工难题,又满足了工程安全稳定性要求。通过室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行了分析,同时研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。

      • 1
    • 微生物岩土技术及其应用研究进展

      刘汉龙

      本文对环境岩土工程领域涉及的几种主要微生物的生物化学反应过程及作用机理进行了总结,并针对微生物岩土技术在土体加固技术,抗渗封堵技术,污染土修复技术等三个方面开展的研究进行了总结与评述。通过对微生物岩土领域国内外已开展的系列研究的整理与总结,以期促进该领域开展更全面深入的基础研究和微生物技术在岩土工程中更切合实际的推广与应用

      • 1
    • 微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

      郑俊杰, 宋 杨, 赖汉江, 崔明娟, 吴超传

      微生物固化(MICP)技术能够显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。通过向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以期改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性。在此基础上,探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试,探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能够有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能够对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。

      • 1
    • 混凝-超滤工艺去除水中复合污染物的研究

      赵纯, 金凡, 安叶, 孙志华, 郑怀礼

      研究分析了腐殖酸对水溶液中纳米TiO2稳定性的影响,探究了混凝剂投加量、pH、钙离子对混凝-超滤工艺去除水中腐殖酸-纳米TiO2复合污染物的影响。结果表明,纳米TiO2与腐殖酸在水溶液中发生的静电吸附以及配位反应将引起纳米TiO2有效粒径的减小,静电斥力增强,胶体分散更均匀,体系稳定性增加,易于迁移,从而给饮用水安全带来威胁。实验结果显示,混凝剂浓度为0.46 mmol/L,pH值在7~8之间,即弱碱性时,不添加钙离子,处理效果较好,膜通量较高,膜污染较轻。

      • 1
    • 火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导研究

      王岚, 王立雄, 詹旺宇

      为了研究火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导极限,并对工程上的防火保护设计提供理论依据及试验数据参考。本文在一维非稳态热传导公式的基础上,推导出ISO834火灾标准升温下的隔震橡胶支座防火保护热传导规律。按照GB9978.1-2008建筑构件耐火试验方法,对工程上常用的LNR500支座防火板保护、LNR1500支座防火板保护及LNR500支座防火板、柔性防火材料组合保护三种防火保护试件进行在ISO834标准升温下的耐火试验。用ABAQUS软件对试验的建筑隔震支座进行了建模及有限元热分析。通过防火保护数值分析和耐火试验结果与公式结果对比,拟合较好,验证了理论公式的有效性。以理论推导和试验数据为基础,当支座表面温度达到临界温度150℃时不同厚度防火板的极限导热率表可以作为工程应用参考。

      • 1
    • 行人-扶梯耦合作用下楼盖的振动测试与舒适度评价

      潘毅, 王双旭, 郭瑞, 胡文豪

      针对搭接扶梯的悬挑楼盖在行人-扶梯耦合作用下容易产生铅垂向振动的问题,以某高架商业夹层中的悬挑楼盖为背景,采取了现场振动测试的方法,研究扶梯运行、行人数量及行人运动状态对悬挑楼盖振动响应的影响,并通过测试数据对楼盖结构做振动舒适度及人员感知度评价。结果表明:行人在扶梯上的跑动是导致悬挑楼盖振动的主要原因;楼盖的振动响应随行人人数增加而更加明显,但随距扶梯的长度增加而衰减;采用峰值加速度对悬挑楼盖进行舒适度评价,当行人在扶梯上跑动时悬挑楼盖的振动响应已超出舒适度限值;采用KB(Konstant Beurteilungswerte)值对悬挑楼盖进行感知度评价,当行人相对扶梯静止时,悬挑楼盖的振动不会超出感知度容许值,当行人相对扶梯走动或跑动时,悬挑楼盖的振动则会超出感知度容许值;人员相对扶梯运动并不会导致悬挑楼盖发生共振。

      • 1
    • 防堵塞型透水混凝土的制备与性能研究

      唐静, 赵玉婷, 梁美坤, 贺濒苇, 余意恒, 曾路

      为改善路面透水性能,聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。本试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料,通过控制变量法,分别探讨了砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响。同时还进行了堵塞的模拟实验,基于图像分析透水混凝土的孔径大小,通过观察混凝土的微观孔结构分析其性能变化规律。试验结果表明:在粒径相同的情况下,随着环氧树脂掺量的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐提高,而透水系数逐渐下降;当骨料粒径为0.15-0.3mm的比例增大时,透水混凝土抗压强度呈现先增加后下降的趋势,而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15-0.3mm,环氧树脂掺量为骨料质量的5%时,透水混凝土的平均孔隙率为14%,平均等效直径为214um。当粒径为0.15-0.3mm和0.3-0.6mm的骨料复掺比例为1:1时综合性能较好,抗压强度达41.7MPa,透水系数为1.7mm/s,制品经四次堵塞循环后,透水衰减系数小于20%,防堵塞性能良好。

      • 1
    • 车辐式索桁架模态分析与试验研究

      王泽强

      通过跨度60m圆形车辐式索桁架屋盖1:10缩尺模型的模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个变化参数对结构自振特性的影响,对比分析了前四阶振型的试验结果与理论计算结果。试验和分析结果发现:结构第一、二阶振型为反对称上下振动,第三阶为内环扭转振动,第四阶为内环相对扭转振动;两者频率误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前四阶振型的频率均在10Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。

      • 1
    • 湿热环境下粘钢加固混凝土界面粘结性能研究

      姚国文, 刘宇森, 吴甜宇, 李世亚

      钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键所在。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5天、10天、15天的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系,分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式,最后建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合良好,论文结果为指导粘钢加固混凝土结构的设计以及耐久性理论研究提供参考依据。

      • 1
    • 湿热地区室外动态热环境中二节点模型的验证及修正

      蒋毅, 赵立华, 孟庆林, 持田灯

      快速城镇化和全球变暖使城市室外环境的热不舒适加剧,热安全风险提高。为了解人体在室外动态热环境中生理量的变化规律,为快速评价室外热环境提供依据,开展了室外环境中人体热反应观测实验,对二节点模型进行了模拟精度分析和吻合度检验,从皮肤温度、体核温度调定点,人体标准输入模型,人体启动体温调节的环境温度值和人体与环境的对流换热系数等四个方面对二节点模型进行了修正,得到了适应于室外人体热反应预测的人体二节点修正模型及修正方法。

      • 1
    • 进出口水温对大温差洗浴废水热泵机组性能影响的实验研究

      马良栋

      洗浴废水中含有大量废热,作者提出了通过大温差热泵机组最大限度地回收洗浴废水热能,机组额定设计工况为:蒸发器侧洗浴废水进、出温度分别为30℃和6℃,冷凝器侧自来水进口温度为10℃,制取热水出口温度为45℃,最大制热系数(COP)理论计算值为4.9。本文通过实验研究了自来水进口温度、热水出口温度及洗浴废水入口温度对热泵机组制热性能的影响。实验结果表明,在额定设计工况下,整体机组COP为5.0。当自来水进口温度从5℃升高到15℃,整体机组COP从5.0降低到3.85,但如果自来水进口温度低于10℃,整体机组的COP高于4.5;当热水出口温度从40℃变化到50℃时,整体机组COP从5.3逐渐减小到4.9;当洗浴废水进口温度从30℃升高到35℃时,整体机组COP从4.8升高到4.95。

      • 1
    • 拉挤GFRP管材与钢管连接拉伸试验研究

      祝明桥, 李志彬, 王瑶

      摘要:拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,本文采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明:胶层剪应力在加载初期沿长度方向分布呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中研究了e/d(端距/栓径)、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响,试验结果表明:当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。

      • 1
    • 无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

      万励, 张兴周, 王宇峰, 徐立明, 徐长节

      建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。

      • 1
    • 配栓钉的钢筋混凝土双向板多参数试验研究

      金玉, 易伟建, 胡岚, 马克俭

      为研究配置不同栓钉参数的钢筋混凝土双向板受力性能,完成了7块配置栓钉的双向板柱节点冲切试验,主要参数为栓钉间距、直径、高度、强度和布置形式等,采用静力加载方式来模拟配置栓钉的板柱节点破坏全过程。通过对比分析试验结果,表明增大栓钉直径、栓径高度或提高栓钉强度均能改善试件抗冲切性能,其中增大直径效果最为明显,变形提高幅度达到36%;加大栓钉间距和减小栓钉高度对改善试件抗冲切性能不利,承载能力和变形均有不同程度降低;对比三种不同栓钉布置形式发现,采用相同数量栓钉放射布置和增加每圈栓钉数量的正交布置,均有利于提高试件抗冲切能力,但前者更为经济。进而结合相关规范计算结果和试验结果进行对比,验证试验结果的可靠性,结果表明配栓钉板柱结构规范计算结果具有足够安全储备,但对于反映试验结果的实质不够充分,特别是栓钉对板的抗冲切性能的贡献有所低估。

      • 1
    • 嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数研究

      鲁先龙, 乾增珍, 杨文智, 郑卫锋

      嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值仍是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。本文收集整理了国外不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下所开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,可为嵌岩桩极限端阻力计算提供借鉴。

      • 1
    • 钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法

      谢向阳, 陈果, 殷磊

      脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束,这些约束的强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用,运用敏感性分析和特征值屈曲分析方法,对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析,揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据,进行6项约束的实际效能初步分析,提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型,采用长度系数法、二阶线弹性分析方法,通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用荷载条件,对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上,列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法中的重大缺陷和局限。

      • 1
    • 多壁碳纳米管/氧化亚铜的制备及其对N-甲酰吗啉(NFM)废水光催化性能研究

      车春波, 左金龙

      采用液相还原法制备多壁碳纳米管/氧化亚铜(MWCNTs/Cu2O)复合微球。利用傅立叶变换红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行官能团分析、物相分析和形貌观察,结果表明:多壁碳纳米管以纵横穿插方式与氧化亚铜形成复合微球。对比氧化亚铜和多壁碳纳米管/氧化亚铜对N-甲酰吗啉废水光催化性能,多壁碳纳米管/氧化亚铜复合催化剂的催化效果明显优于氧化亚铜。

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    • 响应面法优化光聚合CMCTS-g-CPAM及其污泥脱水性能研究

      朱辉, 孙文全, 孙永军, 郑怀礼, 唐梦丹

      污泥作为污废水处理的副产物,其产量日益增多。污泥处置前需要对污进行泥脱水处理,而污泥调理是污泥脱水前相当重要的步骤。研究人员以羧甲基壳聚糖(CMCTS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)作为引发剂,通过紫外光引发聚合方式合成新型阳离子型污泥脱水剂CMCTS-g-CPAM。同时以光引发剂浓度、pH、光照时间为考察对象,CMCTS-g-CPAM特性粘度为响应值,采用响应面法(RSM)对CMCTS-g-CPAM污泥脱水剂的制备条件进行优化。通过响应面分析得到最佳合成条件:光照时间为2h、光引发剂浓度为0.04%(体积分数)、pH为8。接枝共聚物的红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表征表明AM和DMC已成功接枝到CMCTS。最后将合成产物应用于污泥脱水,实验结果表明其具有良好的污泥脱水性能。在絮凝剂投加量和pH分别为30mg/L和10时,污泥比阻降至1.96&amp;#215;1013m/kg,滤饼含水率降至79.28%。

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    • 冬季无霜工况下闭式热源塔的动态换热特性

      贾宇豪, 李念平, 崔海蛟, 张楠

      为了研究闭式热源塔冬季无霜工况下传热过程,利用有限差分法建立了闭式热源塔冬季无霜工况下动态传热传质模型。将实验数据对比数值计算结果对比,验证了模型的有效性。误差分析结果表明:溶液出口温度的均方根误差为0.201°C。通过实验与模拟分析了闭式热源塔在机组变负荷运行时的动态换热特性,结果表明:当热泵机组变工况运行时,闭式热源塔作为取热装置可为机组蒸发器提供温度相对稳定的热源;此外,相比传统空气源热泵,闭式热源塔在低温高湿环境下的结霜风险更小,节能潜力更大。

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    • 基于流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基力学特性分析

      王正成, 毛海涛, 龙顺江, 姜海波, 张如意

      深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。本文基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明:透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。

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    • 京津地区夏季着装行为对办公建筑空调能耗的影响

      李莎, 钱晓明, 杨瑞梁

      着装行为通过影响室内空气参数的设定而影响建筑空调能耗。利用能耗模拟软件DeST,计算出该地区典型着装行为下实测运行参数与期望参数对应的建筑空调能耗比推荐标准下能耗分别降低了10.86%和13.16%。而基于典型着装行为的实验热学性能参数下平均只降低4%,说明由着装热阻关联的主观温度需要按地区着装行为进行修正。提出了控制建筑空调能耗的着装行为调节模型,着装行为节能率εc为负值时节能,为正值时不节能。京津地区办公建筑节能率为0的临界服装热阻为0.563clo,空调系统设计和运行节能的前提是着装热阻低于临界值。着装行为调节模型为地区着装形式和着装面料提供了量化标准,为精确控制建筑能耗提供了一种方法。

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    • 鄂西山区公路边坡安全风险评价研究

      罗红明

      探索和研究在山区公路建设中不可避免存在的边坡和由此引起的风险问题,是我国山区公路建设的现实性需要,因此开展山区斜坡地段安全风险评价具有重要的理论和现实意义。以地质灾害风险评估方法为基础,开展十堰至白河公路泰山沟隧道进口边坡安全风险评价研究,采用Monte Carlo模拟方法得到正常工况和非正常工况Ⅰ条件下边坡的破坏概率,并针对边坡影响范围内的承灾体进行易损性分析,通过风险分析方法得出边坡可能的经济损失价值和人口伤亡状况。结果表明:泰山沟隧道进口边坡在天然工况条件下风险较小,在接受范围之类;但在非正常工况Ⅰ条件下风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,特别需在施工过程和不利自然条件下对边坡变形情况加强监测,为十堰至白河公路边坡防护设计和安全运行提供指导。

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    2020年第42卷第6期
    • 杨娜, 彭雄, 杨庆山

      2012,34(2):69-76, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.012

      对7根冷弯薄壁型钢C型构件进行了竖向常轴力作用下,水平循环荷载加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点及其影响因素。试验反映了轴压比、截面宽厚比对试件破坏形式,能量耗散等滞回性能相关参数的影响。还重点研究了组合效应对滞回性能的改善作用。试验结果表明:大轴压比对试件的滞回性能有极大的削弱作用;试件通过组合,滞回性能得到一定的改善。此外,建立了有限元数值模型,考虑几何和材料非线性,将分析结果与试验进行对比分析,验证了试验结果的正确性,得到过早出现局部屈曲是构件破坏关键原因的结论。最后,总结了冷弯薄壁型

    • 贾慧娜, 岳高伟, 贾立文

      2012,34(Z1):116-119, DOI:

      针对多层混凝土结构底层柱抗震能力较差的问题,本文采取提高结构的抗震设防烈度方法,计算分析七度、八度设防下框架梁、柱的轴力、剪力和弯矩。数值结果表明:提高结构的设防烈度,梁、柱的弯矩、剪力、轴力均增大,在底层(第一层)变化最为突出。地震作用下,结构的破坏形式主要表现为底层柱的破坏,因而增大建筑设计中的设防烈度可从根本上解决这一问题。

    • 王亚军, 张我华, 张楚汉, 金峰

      2011,33(1):77-86, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.014

      为深化模糊随机损伤力学研究,基于自适应模糊随机损伤力学模型,对材料裂纹尖端广义损伤应力场进行分析,证实了数值模型的可靠性。以碾压混凝土重力坝为例,并考虑材料参数空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布做敏感性研究,结果表明,碾压混凝土抗压强度极限值是影响大坝安全的主控指标。采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型做激励分析,揭示了各分布对混凝土及岩石类材料广义损伤场演化的控制特征。

    • 燕飞, 梁毅, 韩宁

      2010,32(5):65-70, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.012

      在空气调节过程中不仅需要考虑房间内人员的舒适性需求,同时还需考虑如何节省能源。基于焓值理论将最小焓差算法与风阀开度调节过程相结合,使得进入空气处理单元前的空气更加接近舒适区域,然后基于质量及能量守恒理论推导出空气混合过程的数学模型,最后利用SIMULINK建立了空调系统仿真模型,并对所提控制策略从节能效果与舒适性能指标2个方面进行仿真验证。仿真结果表明最小焓差+PID策略联合控制的空调系统不仅能够获得更佳的空气舒适状态而且系统耗能更少。

    • 严永红, 关杨, 刘想德, 刘炜

      2010,32(4):85-89, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.04.017

      为了研究教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响,通过实验对比了3种典型色温T5荧光灯在不同照度水平下对受试人学习效率、视疲劳、脑疲劳的影响.实验采用安菲莫夫字母表和近点测定法对学习效率和视疲劳进行测试,用学习效率变化率作为特定光环境下出现的脑疲劳指标.结果表明,由于Cirtopic效应作用,中间色温荧光灯在恰当的时间长度内可对学生产生适量的良性刺激,对大脑起到“唤醒”或“放松”的作用,达到提高学习效率、缓解视/脑疲劳的效果;而高、低色温荧光灯的作用则相反;不同色温的荧光灯光源,其最佳照度值并不相同;

    • 严永红, 晏宁, 关杨, 曾恒志

      2012,34(1):76-79, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.015

      通过测试3种不同色温、3种照度下学生脑电图α波、β波指数的变化,观察光照对人体生理节律的影响。实验发现,不同色温、光照强度下的脑波指数变化率差异存在显著性。其兴奋度及敏感性随光源色温、照度值增加,大体呈正相关关系。学习效率随光源色温、照度值增加而降低,呈负相关关系。推测原因似与高色温、高照度状态下更易出现疲劳,低色温、低照度状态下可能对大脑存在“唤醒”作用,以及大脑功能分区、光源光谱组成有关。实验结果显示教室光环境的选择,应考虑学生学习的长期性、高负荷等特点,考虑“时间累积”效应的综合影响,并值得进一步研究。

    • 王冲, 刘焕芹, 林鸿斌, 白光, 叶建雄

      2011,33(2):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.02.026

      混凝土结构的抗渗及防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一.文章研究了电渗脉冲用于混凝土结构抗渗防潮的影响因素,包括电渗脉冲电压、混凝土水灰比、液相中离子浓度,以及脉冲频率等;模拟测试了电渗脉冲作用下混凝土结构的排水与相对湿度变化.研究表明,随着脉冲电压升高与混凝土水灰比增大,电渗脉冲下混凝土渗水量增加;Na2SO4溶液浓度增大时,电渗脉冲作用下混凝土渗水量增加;脉冲频率对混凝土渗水量影响不大;研究亦显示电渗脉冲作用下混凝土排水效果明显,混凝土相对湿度显著降低.

    • 林存刚, 吴世明, 张忠苗, 李宗良, 刘冠水

      2012,34(5):25-32, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.05.005

      通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式。分析表明:Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25~0.32,地层损失率V1取值0.04%~0.33%。地面沉降主要为盾构脱离0~5 d或6 d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27%和41.08%。适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降。由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布。引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测。

    • 徐亚洲, 白国良

      2011,33(4):60-64, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.010

      利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。

    • 邓雪松, 龚健, 周云

      2011,33(1):50-58, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.010

      介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明:1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。

    • 黄娟, 李稹, 张健

      2012,34(1):102-107, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.020

      土壤脲酶活性的测定有多种方法,其中靛酚蓝比色法由于测量结果精确性较高,重现性较好,应用最为广泛。但也有培养后土壤过滤液浑浊、带色、脲酶活性受底物浓度影响较大等缺点。以此方法为基础,针对过滤方式、培养时间、底物浓度及缓冲液选择等4个重要参数进行了对比试验,以期进一步改进靛酚蓝比色法的测定准确性。结果表明,培养时选择5%的底物浓度、pH10.0的硼酸盐缓冲液、培养24 h后再经KCl溶液浸提过滤比色测定,其结果比传统靛酚蓝比色法高约2.46倍,改良靛酚蓝比色法的测定结果更接近土壤真实脲酶活性。

    • 雷克, 吴杰, 张其林, 庞绍华

      2013,35(2):66-72, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2013.02.011

      在研究玻璃幕墙热传递特点的基础上,基于一维稳态热传导理论,以中空玻璃为例建立了玻璃系统传热系数计算模型;基于二维稳态热传导理论和有限单元法,采用三节点三角形单元对二维温度场进行了离散,推导了单元热传导矩阵和温度载荷列阵,并推导了热对流、热流密度、辐射以及各种边界条件耦合作用下对单元热传导矩阵和温度载荷列阵的修正公式,建立了玻璃幕墙框及附加线传热系数计算模型。利用Visual C++和ObjectARX对AutoCAD进行了二次开发,研发了玻璃幕墙传热系数计算软件TJCW,并通过算例与LBNL系列软件计算结果进行比较,验证了所编软件的正确性和有效性。最后对某工程实例中玻璃幕墙传热系数进行了节能验算。研究结果表明:建立的传热系数计算模型能够正确的计算玻璃幕墙传热系数,基于该计算模型开发出的软件能够应用于实际工程的节能分析和计算中。

    • 杨宜谦

      2012,34(Z2):54-60, DOI:

      综述了人体全身振动感知阈值的标准和指南以及实验室和现场研究的进展情况,并进行了对比分析。介绍了振动感知的机理、绝对阈值、差别阈限和描述符,分析了频率、姿势、方向、持续时间、性别、年龄和噪声对人体全身振动感知阈值的影响,最后指出了需要进一步研究的问题。

    • 刘大龙, 刘加平, 杨柳, 张卫华

      2012,34(2):110-114, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.018

      气象参数是建筑能耗模拟的基础,随着全球气候异常变暖,必将对建筑采暖和空调能耗产生重要影响。进行未来气候条件下的建筑能耗模拟,必须首先开展未来模拟气象参数的研究。根据TMY2模拟气象参数模式提出了节能分析气象年(AEEMY)模拟气象参数模式。使用了3个气候模型预测了中国建筑热工分区代表城市未来2021-2050的30 a气象参数。使用AEEMY模式得到了1971-2000年和2021-2050年代表城市的建筑能耗模拟气象参数。应用DOE2模拟软件对中国各气候区的居住建筑在2种气候条件下进行了建筑能耗模拟。验

    • 刘慧娟, 罗永峰, 杨绿峰

      2010,32(5):142-148, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.026

      弦支穹顶结构由于拉索的存在,其施工阶段的力学性能与其使用阶段不尽相同,其受力状态可能更为不利。通过系统研究弦支穹顶结构实际工程的施工工艺,提出包括施工顺序、预应力张拉施加方式、临时支撑系统和预应力张拉方式等4个关键施工参数,研究了弦支穹顶结构张拉环索受力机理,并根据此张拉机理和所提关键施工参数建立了有限元分析的时变模型,编制了相应的计算程序。算例分析表明,应用该计算模型和方法,可以对弦支穹顶结构的施工过程进行精确控制,具有较强的适用性。

    • 梁宁慧, 刘新荣, 曹学山, 钟正君, 廖靖

      2008,30(6):81-85, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2008.06.017

      中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。通过对中国主要城市地铁发展现状的分析总结,从城市地铁发展的角度出发, 分析了地铁经济的形成和发展,预示了中国城市地铁时代的到来。地铁产业作为中国的朝阳产业,是中国城市基础交通设施中最有前景、最有市场的产业。同时提出了我国城市地铁交通可持续发展战略。

    • 颜文涛, 韩易, 何强

      2011,33(3):136-142, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.024

      以重庆主城某大学校园为例,对路面、屋面和绿地等3种典型的城市下垫面径流水质进行了监测,指标包括pH、悬浮固体(SS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)等.研究结果表明:除TP外主要污染物质的平均浓度均超过地表水环境Ⅴ类标准,降雨径流SS的平均浓度可高达1.73×103 mg/L,COD和NH3-N平均浓度可高达76.25 mg/L和3.67 mg/L;存在显著地初期冲刷效应,混凝土路面的SS、COD、NH3-N的初期径流浓度分别为2.33×103 mg/L、106.4 mg/L、5.64 mg/L,初期径流浓度相当于全场降雨径流浓度的2-4倍左右,其最高值出现在产流后10~15 min内.对比3场不同降雨强度下的径流水质,降雨强度越大,径流污染物浓度越高,其中降雨强度对大坡度路面的地表径流污染物浓度影响更大.

    • 宋芳芳, 欧进萍

      2009,31(6):71-80, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2009.06.013

      中国是台风频发国家,在台风登陆前对城市各类结构可能发生的损伤程度进行快速预测,对于评价城市防灾减灾能力和灾后应急反应工作能够提供重要依据。针对中国东南沿海城市风灾易损结构之一的轻钢结构工业厂房进行了风灾损伤估计的研究。首先对结构风灾受损原因进行了详细的分析,根据结构破坏特点确定围护构件及连接部位的可靠性为分析重点。台风荷载模型的建立考虑了外风压、风致内压和风致碎片的共同作用。结合规范给出了构件承载力的计算方法,详述了损伤估计的整个流程,划分了厂房结构损伤等级并给出了详细的指标,最后利用0601号台风珍珠实测数据实现了对所建模型损伤估计与预测的全过程。

    • 罗仙平, 赖兰萍, 封丹, 严群, 韩磊, 李健昌

      2009,31(6):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2009.06.024

      为提高土地渗滤系统水力渗透性能,构建了2套不同填料的渗滤系统,1装置由红壤与砂分层装填,2装置由红壤与煤渣分层装填,并将二者分别用于处理生活污水。在水力负荷10 cm3/(cm2·d)运行下,1装置对COD、总磷、氨氮的去除率分别为91.1%、97.6%、80.1%,2装置为94.9%、98.3%、89.0%;1装置出水硝氮和亚硝氮的平均浓度分别为54.7 mg/L和0.09 mg/L,2装置为60.3 mg/L和0.15 mg/L。试验结果表明,2装置对COD、总磷和氨氮的去除效果稍优于1装置,但1装置更利于硝氮和亚硝氮的脱除,进一步说明分层装填能充分利用填料性能,有效地提高了土地渗滤系统的水力渗透性能且保持了良好的去除污染物的能力。

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